YouTube

Got a YouTube account?

New: enable viewer-created translations and captions on your YouTube channel!

Dutch subtitles

← De kunstmatige spieren die de robots van de toekomst zullen aandrijven

Get Embed Code
22 Languages

Showing Revision 8 created 11/13/2019 by Peter van de Ven.

  1. In 2015 streden 25 teams
    van over de hele wereld tegen elkaar
  2. om een robot te bouwen voor noodhulp
  3. die een aantal taken kon uitvoeren,
  4. zoals gebruiken van gereedschap,
  5. werken op ongelijk terrein
  6. en autorijden.
  7. Dat klinkt indrukwekkend
    en dat is het ook.
  8. Kijk eens naar het lichaam
    van de winnende robot, HUBO.
  9. Hier probeert HUBO
    uit een auto te stappen.
  10. Hou wel in gedachten
  11. dat de video drie keer versneld is.
  12. (Gelach)

  13. HUBO, van team KAIST uit Korea,
    is een geavanceerde robot

  14. met indrukwekkende vaardigheden,
  15. maar het lijf ziet er niet heel anders uit
  16. dan dat van robots
    van tientallen jaren geleden.
  17. Als je de andere robots
    in de wedstrijd bekijkt,
  18. zie je dat hun bewegingen
    nog steeds robotachtig zijn.
  19. Het zijn complexe mechanische constructies
  20. van stugge materialen
  21. zoals metaal en traditionele
    stugge elektrische motoren.
  22. Ze zijn zeker niet ontworpen
  23. om goedkoop te zijn,
    veilig in de buurt van mensen
  24. en zich aan te passen
    aan onvoorspelbare uitdagingen.
  25. We hebben vooruitgang geboekt
    met de hersenen van robots,
  26. maar hun lichamen zijn nog primitief.
  27. Dit is mijn dochter Nadia.

  28. Ze is nog maar vijf jaar oud
  29. en ze kan veel sneller
    uit de auto stappen dan HUBO.
  30. (Gelach)

  31. Ze kan ook gemakkelijk
    op het klimrek spelen,

  32. veel beter dan elke moderne
    mensachtige robot.
  33. In tegenstelling tot HUBO
  34. maakt het menselijk lichaam veel gebruik
    van zachte en vervormbare materialen,
  35. zoals spieren en huid.
  36. We hebben een nieuwe generatie
    robotlichamen nodig,
  37. geïnspireerd door de elegantie,
    efficiëntie en zachte materialen
  38. van de ontwerpen van de natuur.
  39. Dit is het basisconcept
    van een nieuw onderzoeksgebied
  40. genaamd zachte robotica.
  41. Mijn onderzoeksgroep en medewerkers
    van over de hele wereld

  42. gebruiken zachte componenten
    geïnspireerd door spieren en huid
  43. om robots te bouwen
    die lenig en behendig zijn,
  44. die steeds dichter komen
  45. bij de verbazingwekkende vaardigheden
    van de organismen in de natuur.
  46. Ik heb me altijd bijzonder
    laten inspireren door biologische spieren.
  47. Dat is niet verrassend.
  48. Ik kom uit Oostenrijk en ik weet
    dat ik klink als Arnie, de Terminator.
  49. (Gelach)

  50. Biologische spieren zijn
    een waar meesterwerk van de evolutie.

  51. Ze kunnen genezen van schade
  52. en zijn nauw geïntegreerd
    met zintuiglijke neuronen
  53. voor terugkoppeling
    op beweging en de omgeving.
  54. Ze kunnen snel genoeg samentrekken
  55. om de snelle vleugels
    van een kolibrie aan te drijven;
  56. ze kunnen sterk genoeg worden
    om een olifant te bewegen;
  57. en ze zijn aanpasbaar genoeg
    voor de extreem veelzijdige armen
  58. van een octopus,
  59. een dier dat zijn gehele lichaam
    door kleine gaatjes kan persen.
  60. Aandrijvers zijn voor robots
    wat spieren zijn voor dieren:
  61. essentiële onderdelen van het lichaam
  62. die beweging en interactie
    met de wereld mogelijk maken.
  63. Als we zachte aandrijvers konden maken
  64. van kunstmatige spieren,
  65. net zo veelzijdig en aanpasbaar,
  66. en die dezelfde prestaties leveren
    als het echte werk,
  67. dan konden we bijna
    elke soort robot bouwen
  68. voor bijna elk gebruiksdoel.
  69. Het is geen verrassing dat mensen
    al tientallen jaren proberen
  70. om de fantastische vaardigheden
    van spieren na te maken,
  71. maar dat is erg moeilijk.
  72. Zo'n 10 jaar geleden,

  73. toen ik in Oostenrijk
    aan mijn proefschrift werkte,
  74. ontdekten mijn collega's en ik opnieuw
  75. waarschijnlijk een van de eerste
    publicaties over kunstmatige spieren,
  76. gepubliceerd in 1880.
  77. 'Over de veranderingen in vorm
    en volume van diëlektrische lichamen
  78. veroorzaakt door elektriciteit',
  79. gepubliceerd door de Duitse
    natuurkundige Wilhelm Röntgen.
  80. De meesten kennen hem
    als de ontdekker van de röntgenstraal.
  81. Zijn instructies volgend,
    gebruikten we een paar naalden,
  82. verbonden deze met een hoogspanningsbron
  83. en plaatsten het dichtbij
    een doorzichtig stuk rubber,
  84. dat uitgerekt was over een plastic frame.
  85. Toen we de stroom aanzetten,
  86. vervormde het rubber.
  87. Net zoals onze biceps onze arm buigt,
  88. boog het rubber het plastic frame.
  89. Het lijkt wel magie.
  90. De naalden raken het rubber niet eens aan.
  91. Twee van die naalden
    zijn geen handige manier

  92. om kunstmatige spieren aan te drijven,
  93. maar dit experiment zorgde
    voor mijn interesse in het onderwerp.
  94. Ik wilde nieuwe manieren creëren
    om kunstmatige spieren te maken
  95. die toegepast konden worden
    in de echte wereld.
  96. De jaren daarna werkte ik
    aan verschillende technologieën
  97. die veelbelovend leken
  98. maar allemaal problemen hadden
    die moeilijk te overwinnen waren.
  99. In 2015,

  100. toen ik begon met
    mijn eigen lab in CU Boulder,
  101. wilde ik een totaal nieuw idee proberen.
  102. Ik wilde de hoge snelheid
    en efficiëntie combineren
  103. van elektronisch aangedreven aandrijvers
  104. met de veelzijdigheid
    van zachte, vloeibare aandrijvers.
  105. Daarom, dacht ik,
  106. kan ik misschien hele oude wetenschap
    op een nieuwe manier gebruiken.
  107. Het diagram dat je hier ziet,
  108. laat een effect zien
    genaamd Maxwellstress.
  109. Als je twee metalen platen neemt
  110. en die in een bak gevuld met olie zet
  111. en daar dan stroom op zet,
  112. forceert de Maxwellstress
    de olie tussen de platen
  113. zoals je hier kan zien.
  114. Het basisconcept was:

  115. kunnen we dit effect gebruiken
    om olie te verplaatsen
  116. die in zachte, rekbare constructies zit?
  117. Dit werkte inderdaad verrassend goed,
  118. eerlijk gezegd veel beter
    dan ik had verwacht.
  119. Samen met mijn uitmuntende
    team van studenten
  120. gebruikten we dit idee als uitgangspunt
  121. om een nieuwe technologie te ontwikkelen
    genaamd HASEL-kunstmatigespieren.
  122. HASELs zijn voorzichtig genoeg
    om een framboos op te pakken
  123. zonder het te beschadigen.
  124. Ze kunnen zich uitzetten
    en samentrekken als een echte spier.
  125. Ze kunnen sneller bestuurd
    worden dan het echte werk.
  126. Ze kunnen opgeschaald worden
    om grotere kracht te leveren.
  127. Hier zie je hoe ze
    een met water gevulde fles optillen.
  128. Ze kunnen een robotarm besturen.
  129. Ze kunnen zelfs
    hun eigen positie aanvoelen.
  130. HASELs kunnen worden gebruikt
    voor nauwkeurige bewegingen,
  131. maar ze kunnen ook vloeiende,
    spierachtige bewegingen maken
  132. en uitbarstingen van kracht
    om een bal de lucht in te schieten.
  133. Als ze in olie ondergedompeld worden,
  134. kunnen HASEL-kunstmatigespieren
    onzichtbaar gemaakt worden.
  135. Hoe werken HASEL-kunstmatigespieren?

  136. Het zal je verbazen.
  137. Ze zijn gebaseerd op goedkope,
    makkelijk verkrijgbare materialen.
  138. Je kan thuis zelf proberen,
    en dat raad ik aan,
  139. hoe het basisprincipe werkt.
  140. Neem een paar plastic zakjes
    en vul die met olijfolie.
  141. Probeer zoveel mogelijk
    de luchtbellen eruit te duwen.
  142. Plaats dan een glazen plaat
    op een kant van het zakje.
  143. Als je erop drukt
    zie je het zakje samentrekken.
  144. De hoeveelheid samentrekking
    is makkelijk te beheersen.
  145. Met een klein gewicht
    krijg je een kleine samentrekking.
  146. Met een middelmatig gewicht
    krijg je een middelmatige samentrekking.
  147. Met een groot gewicht
    krijg je een grote samentrekking.
  148. Het enige verschil bij HASELs
    is dat je de kracht van je hand
  149. of van het gewicht
    vervangt door elektrische stroom.
  150. HASEL staat voor 'hydraulisch versterkte
    zelfhelende elektrostatische aandrijvers'.
  151. Hier zie je een configuratie
    genaamd Peano-HASEL-aandrijvers,
  152. een van de vele mogelijke ontwerpen.
  153. Wederom neem je een flexibele polymeer
    zoals ons plastic zakje,
  154. je vult het met een isolerende
    vloeistof zoals olijfolie
  155. en nu, in plaats van de glazen plaat,
  156. plaats je een elektrische geleider
    op een kant van het zakje.
  157. Om iets te maken
    dat meer op spierweefsel lijkt,
  158. kan je een paar zakjes
    aan elkaar verbinden
  159. en een gewicht aan een kant vastmaken.
  160. Vervolgens voegen we stroom toe.
  161. Het elektrische veld begint
    de vloeistof te beïnvloeden,
  162. het verplaatst de vloeistof
  163. en het dwingt de spier samen te trekken.
  164. Hier zie je een voltooide
    Peano-HASEL-aandrijver
  165. en hoe het uitzet en samentrekt
    als er stroom op gezet wordt.
  166. Vanaf de zijkant bezien
  167. zie je goed hoe de zakjes
    een meer cilindrische vorm krijgen,
  168. net zoals bij de plastic zakjes.
  169. We kunnen ook wat van dit spierweefsel
    naast elkaar plaatsen
  170. om iets te maken
    dat nog meer op een spier lijkt,
  171. dat ook samentrekt en uitzet
    in een dwarsdoorsnede.
  172. Deze HASELs tillen een gewicht op
    dat zo'n 200 keer zwaarder is
  173. dan hun eigen gewicht.
  174. Je ziet een van onze nieuwste ontwerpen
    genaamd kwadrant-donut-HASELs;
  175. hoe ze uitzetten en samentrekken.
  176. Ze kunnen zeer snel bestuurd worden
    en bovenmenselijke snelheden bereiken.
  177. Ze zijn zelfs sterk genoeg
    om omhoog te springen.
  178. (Gelach)

  179. HASELs zouden wel eens
    de eerste technologie kunnen worden

  180. die de prestaties van biologische spieren
    kunnen evenaren of overtreffen,
  181. terwijl ze geschikt zijn
    voor productie op grote schaal.
  182. Het is een jonge technologie.
    We zijn nog maar net begonnen.
  183. We hebben veel ideeën
    over het verbeteren van de prestaties
  184. met nieuwe materialen en ontwerpen,
    om een niveau van presteren te bereiken
  185. dat beter is dan biologische spieren en
    traditionele stugge elektrische motoren.
  186. Complexere ontwerpen van HASEL-robotica
    zijn geïnspireerd op de natuur.
  187. Hier zie je een kunstmatige schorpioen,
  188. die zijn staart gebruikt om te jagen,
  189. hier op een rubberen ballon.
  190. (Gelach)

  191. Terugkijkend op onze
    oorspronkelijke inspiratie,

  192. de veelzijdigheid van octopusarmen
    en de olifantenslurf,
  193. zien we dat we nu zachte
    continuümaandrijvers kunnen bouwen
  194. die steeds dichterbij de vaardigheden
    van het echte werk komen.
  195. Ik ben zeer enthousiast
    over de praktische toepassingen

  196. van HASEL-kunstmatigespieren.
  197. Ze zullen zachte robotische
    apparaten mogelijk maken
  198. die de kwaliteit van leven
    kunnen verbeteren.
  199. Zachte robotica zullen een nieuwe lijn
    natuurgetrouwe protheses mogelijk maken
  200. voor mensen die
    lichaamsdelen zijn verloren.
  201. Hier zie je wat HASELs in mijn lab,
  202. in een vroeg stadium,
    die een vingerprothese aandrijven.
  203. Op een dag zullen we misschien onze
    lichamen samenvoegen met robotonderdelen.

  204. Ik weet dat dit eng klinkt.
  205. Maar als ik aan mijn grootouders denk
  206. en aan hoe ze steeds afhankelijker
    van anderen worden
  207. in het uitvoeren van dagelijkse taken
    zoals zelfstandig naar het toilet gaan;
  208. ze voelen zich vaak
    als een last voor anderen.
  209. Zachte robotica kunnen flexibiliteit
    en handigheid verbeteren en herstellen
  210. en zo oudere mensen helpen
    hun zelfstandigheid te behouden
  211. gedurende een groter deel van hun leven.
  212. Misschien kunnen we dat
    'antiverouderingsrobotica' noemen,
  213. of zelfs een nieuwe stadium
    in de evolutie van de mens.
  214. In tegenstelling tot
    hun traditionele stugge tegenhangers
  215. zullen zachte levensechte robots veilig
    nabij mensen werken en ons in huis helpen.
  216. Zachte robotica is een jonge sector.

  217. We beginnen nog maar net.
  218. Ik hoop dat veel jonge mensen
    van verschillende achtergronden
  219. mee zullen gaan op deze spannende reis
  220. en de toekomst van robotica zullen vormen
  221. door nieuwe concepten te introduceren,
    geïnspireerd op de natuur.
  222. Als we dit juist aanpakken,
  223. kunnen we voor ons allemaal
    de kwaliteit van leven verbeteren.
  224. Dank jullie wel.

  225. (Applaus)