Nieuw project ontwikkelt kunstspier voor robots

Robots laten bewegen is een grote uitdaging voor ontwerpers. Motoren zijn al snel te groot en te zwaar. De spieren van een mens zijn wat dat betreft veel efficiënter. Daarom gebruikt Raffaella Carloni die spieren als inspiratiebron voor de kunstmatige spieren die ze wil bouwen: gemaakt van nanovezels die samengebundeld kunstmatige myofibrillen en spiervezels vormen. Dit idee is inmiddels een Europees onderzoeksproject geworden, dat op 15 oktober officieel van start gaat met een kick-off aan de RUG.

‘Skeletspieren zijn de meest energie-efficiënte actuatoren die er bestaan. Ze hebben een hoge kracht-gewicht verhouding, zijn zeer flexibel, reageren snel en kunnen hun stijfheid regelen’, zegt Raffaella Carloni. ‘Maar de motoren die we op dit moment in protheses en robots gebruiken werken heel anders.’ Daarom wil zij kunstmatige spieren ontwerpen die geïnspireerd zijn op wat de natuur heeft ontwikkeld. Haar vierjarige project hiervoor, MAGNIFY, heeft een subsidie van 3 miljoen euro gekregen van de Europese Unie uit het Horizon2020 onderzoeksprogramma.

‘Wat we willen doen is een kunstspier ontwikkelen vanaf de nanoschaal tot de macroschaal. We zullen moleculaire motoren gebruiken om nanovezels te maken. Deze vezels voegen we samen tot bundels, die samentrekken door stimulatie met een elektrisch veld’, legt Carloni uit. Dit concept is gebaseerd op de werking van menselijke skeletspieren.

Carloni is als roboticus overtuigd van de noodzaak tot interdisciplinaire samenwerking voor het ontwikkelen van een nieuwe generatie kunstspieren. MAGNIFY is een samenwerkingsproject van gewone en supramoleculaire scheikundigen van de Consiglio Nazionale delle Ricerche, de Italiaanse tegenhanger van het Nederlandse TNO, en de Franse tegenhanger Centre National de la Recherche Scientifique, en van nanotechnologen en materiaalwetenschappers van de universiteit van Bologna (Italië) en robotici van de RUG. Het project gaat officieel van start met een kick-off bijeenkomst op 15 oktober.

‘Het nieuwe in MAGNIFY is dat we de kunstspier ontwerpen vanaf nanoschaal’, zegt Carloni. ‘De spier moet reageren op externe prikkels en we willen betere prestaties krijgen dan haalbaar is met de huidige generatie motoren.’ Het projectplan is ambitieus: over vier jaar moet er een prototype liggen om in robotsystemen te testen en te valideren.

Carloni coördineert nog een ander Europees Horizon2020 project, MyLeg, waarin een nieuwe, intuïtieve beenprothese wordt ontwikkeld.

Meer informatie: www.magnifyproject.eu