Robotbenen imiteren menselijke pas accuraat

AMSTERDAM - Amerikaanse onderzoekers hebben een set robotbenen gebouwd die op een biologisch kloppende manier beweegt door de neurale architectuur van de mens in de robot te bouwen.

Foto:  NU.nl

 Bekijk video

Niet alleen bouwden de onderzoekers de neurale architectuur versimpeld na, ook het sensorische systeem voor terugkoppeling en de spier-architectuur stopten ze in de robot.

Het onderzoeksteam van de University of Arizona publiceerde de bevindingen in het Journal of Neural Engineering.

De biologische precisie waarmee de robot loopt, geeft onderzoekers de mogelijkheid onderliggende processen van lopen beter te leren kennen en daarmee theorieën over hoe baby’s leren lopen te versterken of hoe patiënten met rugletsel weer kunnen leren lopen.

Petroongenerator

Het belangrijkste onderdeel bij het menselijk loopsysteem is de centrale patroongenerator (CPG). De CPG is een neuraal netwerk in de lendenstreek (lumbale regio) van het ruggenmerg dat ritmische spiersignalen genereert.

De CPG maakt en controleert deze signalen door informatie van verschillende delen van het lichaam te verzamelen en zo op de omgeving te reageren. Dit zorgt ervoor dat mensen kunnen lopen zonder te hoeven denken.

De simpelste vorm van een CPG is een half-centrum, dat bestaat uit twee neuronen die om en om signalen afgeven en zo een ritme maken. De robot heeft een kunstmatig half-centrum en sensoren die informatie teruggeven aan het half-centrum, waaronder belastingssensoren die de kracht voelen waarmee een been op de vloer duwt.

Looprekje

Theresa Klein, een van de auteurs, legt uit dat het interessant is dat ze een stel wandelende benen hebben gebouwd met alleen maar een simpel half-centrum voor controle van de heupen en het onderste deel van de benen.

De robot loopt wel in een soort van looprekje, dat komt omdat hij zelf nog geen balans kan aansturen.

Complexer

De onderzoekers vermoeden dat baby’s beginnen met een simpel half-centrum, waarna ze langzaamaan een complexere manier van lopen ontwikkelen. Dat zou kunnen verklaren waarom baby’s wel een simpel looppatroon laten zien als ze rechtop gehouden worden door een rekje of door iemand die ze vasthoudt.

Het willen laten lopen van robots is al heel lang een uitdaging waar veel onderzoeksinstituten mee bezig zijn, in Nederland bijvoorbeeld aan de Universiteit Delft waar lopen vanuit gecontroleerd vallen wordt bezien.

De looprobot Flame was enkele jaren geleden een grote stap vooruit op het vlak van de looprobots.