Een nieuwe slimme vinger gebruikt sensoren om veelvoorkomende materialen zoals glas, silicium en hout te detecteren met een nauwkeurigheid van meer dan 90 procent. Dat kan handig zijn voor robots in de productie-industrie.

Een nieuw ontworpen kunstvinger kan verschillende materialen met een nauwkeurigheid van meer dan 90 procent identificeren door hun oppervlak te bevoelen. De technologie kan nuttig zijn voor het automatiseren van productietaken, zoals sorteren en kwaliteitscontrole.

Aanraaksensoren die bijvoorbeeld de temperatuur van een oppervlak kunnen meten, of de kracht die erop werkt, zijn niet nieuw. Sensoren die kunnen herkennen wat voor materiaal iets is en wat de ruwheid van een oppervlak is, zijn zeldzamer.

Wordt het plat Amsterdams een museumtaal?
LEES OOK
Wordt het plat Amsterdams een museumtaal?

Kunstvinger

Zhou Li, hoogleraar nanotechnologie aan het instituut voor nano-energie en nanosystemen in het Chinese Beijing, en zijn collega’s hebben een vinger ontwikkeld die kan herkennen waaruit een materiaal is gemaakt. Hiervoor gebruikt de vinger zogeheten tribo-elektrische sensoren. Deze sensoren meten in hoeverre een materiaal elektronen kan afstaan of opnemen. Verder kan de kunstvinger de ruwheid bepalen, zonder schade aan te richten aan het materiaal.

De onderzoekers hebben de vinger getest op honderden monsters van twaalf verschillende materialen, waaronder hout, glas, plastic en silicium. De metingen combineerden ze met een op kunstmatige intelligentie gebaseerde computeranalyse. Die leerde welke reactie van de sensoren bij welk materiaal hoort. Zo haalde de vinger een gemiddelde nauwkeurigheid van 96,8 procent bij het herkennen van een materiaal en een minimale nauwkeurigheid van 90 procent voor alle materialen.

Productienormen

Het apparaat bestaat uit vier kleine vierkante sensoren, elk gemaakt van een ander plastic polymeer, die gekozen zijn vanwege hun verschillende elektrische eigenschappen. Wanneer de sensoren dicht genoeg bij een object komen, reageren elektronen van elk vierkant op een iets andere manier met het oppervlak. De sensoren registreren hoe de elektronen reageren.

Deze sensoren stopten de onderzoekers in een vingerachtige behuizing. Die bevestigden ze vervolgens aan een computerprocessor en een scherm dat de naam van het gedetecteerde materiaal weergeeft. In een industriële omgeving zou je de processor rechtstreeks kunnen aansluiten op een productiecontrolemechanisme.

‘Slimme vingers kunnen robots helpen om te controleren of producten qua samenstelling en oppervlaktestructuur voldoen aan de productienormen’, zegt Li. ‘Ons systeem zou ook een belangrijke rol kunnen spelen bij het sorteren van industrieel materiaal.’

Kunstmatige protheses

Als de sensor na vele duizenden tests robuust blijkt te zijn, dan zou de kunstvinger inderdaad zeer geschikt kunnen zijn voor taken zoals kwaliteitscontrole in de productie-industrie, beaamt robotica-onderzoeker Ben Ward-Cherrier van de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk. Maar de techniek zou waarschijnlijk effectiever zijn als je het combineert met andere sensoren die bijvoorbeeld randen of wrijving kunnen detecteren, zegt hij.

De onderzoekers suggereren ook dat het apparaat zou kunnen worden gebruikt voor kunstmatige protheses. Maar het is onwaarschijnlijk dat het daarvoor nuttig zou zijn, zegt neurowetenschapper Tamar Makin, hoogleraar aan de Universiteit van Cambridge in het VK. ‘Voor technologie die door mensen wordt bestuurd, hebben we dit niveau van verfijning niet nodig’, zegt ze. ‘Stel je voor dat je een handprothese hebt en je reikt naar een kopje koffie. Je hebt zo veel levenservaring – en je kunt het aanraken met je intacte hand – dat dat voldoende is om een heel goede inschatting te maken van het materiaal dat je op het punt staat aan te raken.’