The cuttlefish inspires Amador to build soft robot arms. Photo Shutterstock. Zeven Vidi-beurzen reikte wetenschapsfinancier NWO uit aan WUR-onderzoekers. Een van de winnaars is Guillermo Amador, onderzoeker bij Experimentele Zoölogie. Hij gaat de werking en bouw onderzoeken van de zuignappen op de tentakels van de zeekat, een soort inktvis. Die kennis wil hij gebruiken om robots betere grip te laten krijgen op kwetsbare oppervlakken, bijvoorbeeld bij medische operaties of het plukken van aardbeien.
Zeekatten zijn de kleinere neven van de octopus, maar niet minder spectaculair. ‘Ze hebben enorm goed zicht, zijn intelligent en kunnen van kleur veranderen, soms zelfs ritmisch als een stroboscoop’, zegt Guillermo Amador, universitair docent Experimentele Zoölogie. ‘Als je voorbij de aquaria loopt, volgen ze je. Het zijn nieuwsgierige dieren.’ De zeekat heeft naast acht gewone armen twee speciale vangarmen. Die vangarmen schiet de inktvis in een tiende van een seconde richting zijn prooi, bijvoorbeeld een garnaal. Elke vangarm eindigt in een knots waarop vele zuignapjes zitten – de garnaal plakt vast. Afgezien van de zuignappen, is de werking vergelijkbaar met de tong van een kameleon.
Arm met honderd vingers
Met zijn Vidi-beurs gaat Guillermo Amador in drie stappen uitzoeken hoe de zuignappen werken en hoe deze kennis te vertalen is naar robotica. Voor elke stap neemt hij een promovendus aan. Allereerst wil hij vastleggen hoe de inktvis zijn tentakels en zuignappen gebruikt. Daarvoor wordt de inktvis gefilmd met een hogesnelheidscamera terwijl hij een garnaal voorgeschoteld krijgt. ‘Op basis van die beelden kunnen we de snelheid en versnelling bepalen, en daarmee de krachten op de zuignap berekenen’, legt Amador uit.
Om de zuignap na te bouwen, gaat een tweede promovendus de weefsels in de tentakel en zuignap in kaart brengen. ‘De zuignap staat op een steeltje en heeft een harde rand zoals onze vingernagels’, vertelt de zoöloog. Een tentakel is als een arm met honderd vingers. Amador wil weten hoe de spieren, bindweefsel en kraakbeen lopen rond de zuignappen.
Zachte robots
Een derde PhD’er brengt die twee onderzoeken samen in een computermodel om de bewegingen van de armen en zuignappen te simuleren. ‘We bouwen zowel een digitale tweeling (digital twin) als een fysiek model van de vangarm.’ Voor de fysieke arm zal Amador de zuignappen namaken met een 3D-printer of door de vormpjes te gieten in zacht kunststof. Daarna vindt het model zijn toepassing in de zachte robotica (soft robotics).
Een probleem met de huidige robots is namelijk dat hun grijpers te hard en scherp zijn voor zachte voorwerpen of oppervlakken. Metalen grijpers kunnen bijvoorbeeld huid en organen beschadigen bij medische operaties of plukrobots prikken door aardbeien en appels heen in de fruitteelt. Amador werkt daarom samen met de TU Delft om zachte grijpers voor medische toepassingen te ontwikkelen en met de groepen Biosystems Engineering en Physical Chemistry and Soft Matter om fruitvriendelijke handschoenen voor de plukrobots te maken. Zo hoopt hij uiteindelijk toepassingen te vinden van dit fundamentele onderzoek.
