Duurzame, recyclebare en zelfherstellende robots
Robots zijn complex en dus duur om te herstellen. Als ze te zeer stuk zijn, belanden ze op de afvalberg. Vaak zijn ze immers gemaakt van niet-recycleerbare plastic. Dit in tegenstelling tot de mens: wonden en breuken herstellen zichzelf. Een intensieve samenwerking van materiaalkundigen, robotingenieurs van de Vrije Universiteit Brussel en imec ontwikkelde een nieuwe generatie robots die wel duurzaam, recyclebaar en zelfherstellend zijn. Treedt er schade op aan de robot, dan gaat de robot pijn voelen, intelligent reageren om de pijn te verlichten en de nodige maatregelen nemen om de schade te genezen en alle functies te herstellen om terug tot actie over te gaan.
Om veilig te werken zijn mens en dier gemaakt van heel wat zachte materialen, zoals onze huid, vet en spieren. Om deze eigenschappen te verkrijgen worden in robots en robotarmen rubberachtige materialen gebruikt om bijvoorbeeld fruit te plukken en veilig met een mens te werken. Zachte materialen kunnen beschadigd worden door bijvoorbeeld scherpe objecten. Door ze te vervaardigen uit innovatieve, zelfherstellende materialen, kan een robotvinger zelfs in twee gesneden worden en toch volledig herstellen. Bovendien hebben we een breed gamma van materiaaleigenschappen mogelijk gemaakt: van stijve materialen zoals onze beenderen, tot zachtere materialen als vet en spieren die perfect aan elkaar te verbinden zijn. Door ze geleidend te maken, worden zelfherstellende sensoren gecreëerd, waardoor de robot ook kan voelen dat iets wordt vastgepakt of dat er schade is. Zo kan de robot ‘pijn’ voelen, zodat hij acties gaat ondernemen om zichzelf te herstellen. Waar er vroeger schadelijk chloroform gebruikt moest worden bij de synthese, vermijden we dat nu. We gebruiken nu biologische olie in plaats van fossiele olie. Bovendien werken we aan biologische afbreekbaarheid, waardoor we extra bijdragen aan milieuvriendelijkheid.
Voor kleine en complexe vormen wordt 3D-prints gebruikt, terwijl voor grote oplages met constante kwaliteit vormgieten werd ontwikkeld met de innovatieve duurzame materialen. Doordat de chemische bindingen dezelfde zijn, kunnen ook productiemethodes gecombineerd worden. Slijt een stuk vinger af, dan kan extra laag opgeprint worden. Is de schade te groot of is het product niet meer nodig, dan kan de robot ook gerecycled worden. We kunnen een nieuwe vorm geven aan bestaand materiaal door mechanische recyclage zoals bv. 3D-printen; met chemische recyclage kunnen zelfs andere eigenschappen aan het materiaal gegeven worden – dit in tegenstelling tot andere soorten rubber en sterke plastics die niet gerecycled kunnen worden.
Binnen de EU-projecten SHERO en SMART werden heel wat demonstratoren ontwikkeld om de mogelijkheden aan te tonen van deze baanbrekende technologieën. Robotgrijpers met ingebedde sensoren werden ontwikkeld voor het grijpen van delicate objecten. Ook bouwden we robotgrijpers die op kamertemperatuur zich kunnen herstellen, en grijpers met ingebouwde verwarmingselementen die op een gecontroleerde manier het genezingsproces versnellen. Modulaire robots zijn ook mogelijk. We maken met bouwblokken met telkens andere eigenschappen een robotgrijper, die we naar believen aan elkaar kunnen hechten of van elkaar af kunnen snijden om een grijper om te vormen tot een wandelende robot en vice versa.
Deze voorbeelden van recycleerbare en zelfherstellende robots zijn belangrijk om enerzijds Sustainable Developments Goals van de VN te bereiken alsook de Green Deal van de Europese commissie. Hergebruik en ‘recht op reparatie’ zijn hierbij belangrijke concepten om de levensduur van producten te vergroten. Beeldt u een toekomst in waar de producten zichzelf herstellen, dit zal een heel nieuwe soort vertrouwen in producten geven.
