Omkeerbare, afneembare robothand herdefinieert behendigheid

2025 LASA/CREATE/EPFL CC DOOR SA.

Door Celia Luterbacher

Met zijn opponeerbare duim, meerdere gewrichten en aangrijpende huid worden menselijke handen vaak beschouwd als het toppunt van behendigheid, en veel robothanden zijn naar hun evenbeeld ontworpen. Maar omdat ze zijn gevormd door het langzame evolutieproces, zijn menselijke handen verre van geoptimaliseerd, met als grootste nadelen onze enkele, asymmetrische duimen en gehechtheid aan armen met beperkte mobiliteit.

“We kunnen gemakkelijk de beperkingen van de menselijke hand zien wanneer we proberen voorwerpen onder meubels of achter planken te bereiken, of wanneer we tegelijkertijd taken uitvoeren zoals het vasthouden van een fles terwijl we een blikje chips oppakken”, zegt Aude Billard, hoofd van het Learning Algorithms and Systems Laboratory (LASA) aan de EPFL School of Engineering. “Op dezelfde manier kan het uiterst uitdagend zijn om toegang te krijgen tot voorwerpen die achter de hand zijn geplaatst terwijl de grip stabiel blijft, waarbij lastige polsverdraaiingen of lichaamsherpositionering nodig zijn.”

Een team bestaande uit Billard, LASA-onderzoeker Xiao Gao, en Kai Junge en Josie Hughes van het Computational Robot Design and Fabrication Lab ontwierpen een robothand die deze uitdagingen overwint. Hun apparaat, dat maximaal zes identieke vingers met siliconenpunten kan ondersteunen, lost het probleem van de menselijke asymmetrie op door elke combinatie van vingers in staat te stellen tegengestelde paren te vormen in een duimachtige knijpbeweging. Dankzij het omkeerbare ontwerp zijn de ‘rug’ en ‘palm’ van de robothand uitwisselbaar. De hand kan zelfs loskomen van de robotarm en als een spin ‘kruipen’ om voorwerpen buiten het bereik van de arm te grijpen en te dragen.

“Ons apparaat voert betrouwbaar en naadloos ‘locomanipulatie’ uit – stationaire manipulatie gecombineerd met autonome mobiliteit – waarvan wij denken dat het een groot potentieel heeft voor industriële, dienstverlenende en verkennende robotica”, vat Billard samen. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Menselijke toepassingen – en meer

Hoewel de robothand eruit ziet als iets uit een futuristische sciencefictionfilm, zeggen de onderzoekers dat ze inspiratie uit de natuur hebben gehaald.

“Veel organismen hebben veelzijdige ledematen ontwikkeld die naadloos schakelen tussen verschillende functionaliteiten, zoals grijpen en voortbewegen. De octopus gebruikt bijvoorbeeld zijn flexibele armen om zowel over de zeebodem te kruipen als om schelpen te openen, terwijl in de insectenwereld de bidsprinkhaan gespecialiseerde ledematen gebruikt voor voortbeweging en het vangen van prooien”, zegt Billard.

De EPFL-robot kan inderdaad kruipen terwijl hij meerdere objecten vasthoudt, onder zijn ‘palm’, op zijn ‘rug’, of beide. Met vijf vingers kan het apparaat de meeste traditionele menselijke handgrepen repliceren. Wanneer hij is uitgerust met meer dan vijf vingers, kan hij in zijn eentje taken uitvoeren waarvoor meestal twee mensenhanden nodig zijn, zoals het losdraaien van de dop van een grote fles of het indraaien van een schroef in een blok hout met een schroevendraaier.

“Er is geen echte beperking in het aantal objecten dat het kan bevatten; als we meer objecten moeten vasthouden, voegen we eenvoudigweg meer vingers toe”, zegt Billard.

De onderzoekers voorzien toepassingen van hun innovatieve ontwerp in reële omgevingen die compactheid, aanpassingsvermogen en multimodale interactie vereisen. De technologie zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om objecten in besloten omgevingen op te halen of om het bereik van traditionele industriële wapens uit te breiden. En hoewel de voorgestelde robothand zelf niet antropomorf is, geloven ze ook dat deze kan worden aangepast voor prothetische toepassingen.

“De symmetrische, omkeerbare functionaliteit is vooral waardevol in scenario’s waarin gebruikers kunnen profiteren van mogelijkheden die verder gaan dan het normale menselijke functioneren”, zegt Billard. “Eerdere studies met gebruikers van extra robotvingers tonen bijvoorbeeld het opmerkelijke aanpassingsvermogen van de hersenen aan om extra aanhangsels te integreren, wat suggereert dat onze niet-traditionele configuratie zelfs zou kunnen dienen in gespecialiseerde omgevingen die verbeterde manipulatievaardigheden vereisen.”

Referentie

Een afneembare kruipende robothand, Xiao Gao (高霄), Kunpeng Yao (姚君peng), Kai Junge, Josie Hughes & Aude BillardNat Commun 17, 428 (2026).