Slingerende robot klimt efficiënt
Robots die tegen muren opklauteren, verkwisten energie en steken nogal ingewikkeld in elkaar. Reden voor Amerikaanse onderzoekers om oude robotconcepten overboord te gooien en een compleet ander principe toe te passen. Met de slingeraap als inspiratiebron.
Het principe van minder is meer gaat helemaal op voor de klimrobot die William Provancher en zijn collega’s van de universiteit van Utah ontwikkelden. Het apparaatje –de Rocr– valt op door het geringe aantal onderdelen en zijn kleine formaat van ongeveer 30 bij 45 centimeter. Toegegeven: de onderzoekers moeten nog heel wat obstakels overwinnen voordat het klimapparaatje nuttig werk kan gaan doen. In de praktijk wordt dit soort robotjes, voorzien van meetapparatuur, gebruikt voor inspectie op haarscheurtjes van bijvoorbeeld de wanden van stuwdammen en kernreactoren.
Provancher en zijn collega’s hebben zich nu eens niet in de eerste plaats beziggehouden met de vraag hoe de klimrobot zich zo goed mogelijk aan een verticale wand kan vasthouden. Op dat terrein is en wordt door collega’s veel goed werk verricht, vinden ze. Maar ervoor zorgen dat robots zo efficiënt mogelijk klimmen, is volgens hen vrijwel onontgonnen terrein. De onderzoekers lieten zich inspireren door de slingeraap, die zich met verbazend gemak van de ene tak naar de andere omhoog slingert.
„De aap laat zijn lichaam eigenlijk vallen terwijl hij zich met één poot aan een tak vasthoudt. Op het juiste moment laat hij deze tak los en slingert hij zich naar een volgende, die hij met zijn andere poot vastgrijpt. Dat dynamische patroon van slingeren en vastgrijpen is een extreem efficiënte manier van voortbewegen, ook voor omhooggaande bewegingen”, legt Provancher uit.
De Rocr bestaat grofweg uit twee onderdelen: een lijf en een staart. Twee haakjes aan het eerste deel grijpen zich vast in een met tapijt beklede wand, de staart met aan het uiteinde een pakketje batterijen maakt de slingerbeweging.
Het was volgens de uitvinder „even experimenteren” hoe snel de motor in het lijfje de slinger moet laten bewegen. Het blijkt dat de Rocr zich het efficiëntst en het snelst voortbeweegt als de staart vrijwel vrij slingert, net als de klepel van een klok. Hij doet dan iets minder dan een seconde over één complete slingerbeweging, waardoor de Rocr in vijftien seconden tegen een 2,5 meter hoge wand opklautert.
„Wanneer de staart langzamer beweegt, klimt de robot ook, maar minder efficiënt. Bij een tweemaal zo snelle slingerbeweging laat de robot de wand los.”
Provancher wil de komende tijd de haakjes vervangen door grijpers die meer kunnen dan tegen tapijt opklimmen. Ook wil hij de bestuurbaarheid en de wendbaarheid van het apparaatje verbeteren. Met name door het laatste zal de complexiteit toenemen, geeft hij toe. Maar: „De toon voor zuinig omgaan met energie is gezet. Toekomstige klimrobots zullen zich wat dit betreft aan de Rocr moeten spiegelen.”