De omkeerbare en afneembare robothand herdefinieert behendigheid

2025 LASA/CREATE/EPFL CC DOOR SA.

Door Celia Luterbacher

Met opponeerbare duimen, meerdere gewrichten en een 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 grote nadelen zoals onze enkele, asymmetrische duimen en gehechtheid aan armen met beperkte mobiliteit.

“We kunnen gemakkelijk de beperkingen van de menselijke hand zien wanneer we objecten onder meubels of achter planken proberen te bereiken, of wanneer we gelijktijdige taken uitvoeren, zoals het vasthouden van een fles terwijl we naar een pot chips grijpen”, zegt Aude Billard, hoofd van het Learning Algorithms and Systems Laboratory (LASA) aan de EPFL School of Engineering. “Op dezelfde manier kan het uiterst moeilijk zijn om toegang te krijgen tot voorwerpen die achter de hand zijn geplaatst terwijl je een stabiele grip behoudt, waardoor ongemakkelijke polsverdraaiingen of herpositionering van het lichaam 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 hebben een robothand ontworpen die deze uitdagingen kan overwinnen. Hun apparaat, dat maximaal zes identieke vingers met siliconenpunten kan ondersteunen, lost het probleem van de menselijke asymmetrie op door elke combinatie van vingers de mogelijkheid te geven tegengestelde paren te vormen in een duimachtige greep. Dankzij het omkeerbare ontwerp zijn de “rug” en “palm” van de robothand uitwisselbaar. De hand kan zelfs loskomen van de robotarm en ‘kruipen’, als een spin, om voorwerpen buiten het bereik van de arm te grijpen en te dragen.

“Ons apparaat voert betrouwbaar en naadloos ‘locomotiefmanipulatie’ 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 zich hebben laten inspireren door de natuur.

“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.

In feite kan de EPFL-robot kruipen terwijl hij grip houdt op meerdere objecten, door ze onder de “palm”, op de “rug” of beide te houden. Met vijf vingers kan het apparaat de meeste traditionele menselijke handgrepen nabootsen. Als hij is uitgerust met meer dan vijf vingers, kan hij in zijn eentje taken uitvoeren waarvoor normaal gesproken twee mensenhanden nodig zijn, zoals het losdraaien van de dop van een grote fles of het met een schroevendraaier in een blok hout schroeven.

“Er is geen echte limiet aan 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 contexten die compactheid, aanpassingsvermogen en multimodale interactie vereisen. De technologie zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om objecten in besloten omgevingen te bergen 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.

“Symmetrische en 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 bij het integreren van extra aanhangsels, wat suggereert dat onze niet-traditionele opzet zelfs zou kunnen dienen in gespecialiseerde omgevingen die verhoogde manipulatiemogelijkheden vereisen.”

Referentie

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