'Biologisch accuraatste' robotbenen tot nu toe ontwikkeld

Amerikaanse onderzoekers hebben een paar robotbenen ontwikkeld die naar eigen zeggen het meest op die van mensen lijken tot nu toe. De kunstmatige spieren, botten en sensorische systemen zijn gemodelleerd naar biologisch voorbeeld.

De robotbenen werden door onderzoekers van de Universiteit van Arizona ontwikkeld en zullen gebruikt worden om onderzoek te doen naar het lopen van mensen. Daartoe werden de benen van de robot zo biologisch correct mogelijk geconstrueerd. De benen zouden inzicht kunnen geven in de manier waarop mensen leren lopen en hoe patiënten met ruggegraatbeschadigingen opnieuw kunnen lopen. De robot is voorzien van een spierstelsel en een centrale 'bot'-structuur die op die van mensen werd gebaseerd, net als de aansturing en sensorische feedback van de componenten.

Om de kunstmatige spieren aan te sturen, maken de onderzoekers gebruik van een centrale patroongenerator die met feedback van de benen wordt bijgestuurd. De robot heeft een van de eenvoudigste versies van zo'n cpg, vergelijkbaar met die van een baby. Deze half-centre-cpg krijgt feedback van de positie van de benen en de spanning op de kunstspieren. Om dwarslaesiepatiënten de mogelijkheid te geven te lopen, zou de autonome functie van het cpg in de ruggegraat wellicht voldoende zijn.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (72)

En die rollator, blijft die ook nodig?

Daar zat ik ook aan te denken. De benen zijn dan misschien accuraat, maar rechtop staan / lopen blijkt toch nog moeilijk.

Daar zat ik ook aan te denken. De benen zijn dan misschien accuraat, maar rechtop staan / lopen blijkt toch nog moeilijk.

Dat heeft allemaal te maken met evenwicht en de correcties van bepaalde bewegingen die gemaakt worden. Onbewust maakt men onder het lopen tientallen correcties om er voor te zorgen dat er niet gestruikeld wordt of het evenwicht verdwijnt, die correcties vinden plaats in alle hoeken en richtingen en dat maakt het lastig voor ontwikkelaars om dat allemaal in kaart te brengen. Om maar niet te beginnen over de verschillende assen die gerepresenteerd moeten worden door servo's om de betreffende correcties onder het lopen mogelijk te maken.

[Reactie gewijzigd door nst6ldr op 6 juli 2012 14:33]

Ik vraag mij af waarom robots het zelfde moeten voort bewegen als mensen. Hoe wij bewegen is totaal niet efficient, rollen is veel efficienter bijvoorbeeld. Waarom wordt er zoveel geld geinvesteerd in het ontwikkelen van robot benen?

lees nou gewoon eens het artikel:

Om dwarslaesie-patienten de mogelijkheid te geven te lopen, zou de autonome functie van het cpg in de ruggegraat wellicht voldoende zijn

Dus om mensen weer te kunnen laten lopen, zodat ze niet aan een rolstoel vast zitten.

als lopen niet efficient zou zijn had de natuur ook echt wel meer dieren die zich rollend voort bewegen voortgebracht. kan er niet 1 bedenken die zich rollend voort beweegt. terwijl me er toch verschillende te binnen schieten die kunnen lopen. zelfs de dieren die geen benen hebben rollen niet

als lopen niet efficient zou zijn had de natuur ook echt wel meer dieren die zich rollend voort bewegen voortgebracht. kan er niet 1 bedenken die zich rollend voort beweegt.

Ik wel! De Araneus rota ofwel de rollende spin.

De Sahara is dan ook één van de weinige plekken waar je van nature echt iets kan hebben aan rollen/wielen, daarom is dit het enige mij bekende dier dat het doet.

Als ons verharde asfalt/stoepen/etc nog miljoenen jaren blijven zouden in theorie ook andere dieren daarop moeten evolueren om te gaan rollen.

Het hier getoonde robotbeen is vast biologisch accuraat, maar het ziet er flink stuntelig uit. Wat dat betreft doet Asimo het stukken beter, maar dat is natuurlijk geen poging om een biologisch accuraat replica te bouwen.

[Reactie gewijzigd door Mentalist op 6 juli 2012 20:10]

Omdat men met deze robot te weten wil komen hoe mensen nu precies lopen. Het doel van deze robot is niet efficiënt voortbewegen, maar vooral het leerproces.

En natuurlijk gewoon omdat het kan!

Omdat benen nodig zijn om je overal te kunnen voortbewegen onafhankelijk van ondergrond... Een robot zou dan natuurlijk nog een stel wielen ernaast kunnen hebben voor vlak hard terrein. Inline skates maar dat valt ook niet mee voor een robot haha

[Reactie gewijzigd door Rinzwind op 6 juli 2012 15:08]

Als er straks een robot is met armen en benen dan kan die ook leren klimmen. Met rollen gaat het toch wat lastiger.

Rollen is alleen efficiënt op vlakke of hooguit glooiende ondergronden. Benen zijn veel efficiënter in moeilijk begaanbaar terrein. Voor wat betreft het energieverbruik t.o.v. de af te leggen afstand heb je wel gelijk. Denk maar aan lopen vs. fietsen; daarbij kom je met een fiets ruwweg drie keer verder bij een gelijk calorieën verbruik. Maar in termen van efficiëntie houdt het daar ook mee op.

Ehm je vergeet dat fietsen ook meestal sneller is

Ehm... daar gaat het toch niet over? Het gaat over wat efficienter is niet waarom iets efficienter is

Dit blijkt zeer handig voor trappen, drempels, obstakels,beperkte ruimte, evenwicht en besparing energy bij stilstand in een omgeving gedomineerd door geschiktheid voor de mens.

Kun je daarom ook dan moeilijk lopen als je alcohol op hebt zodat je veel te laat reageert met corrigeren?

Dat zal er ongetwijfeld mee te maken hebben.

Je cerebellum (kleine hersenen) zijn verantwoordelijk voor je fijne motoriek en het monitoren/bijsturen van je bewegingen. Alcohol verstoort (o.a.) de werking van de neurotransmitters GABA en glutamaat; hierdoor worden impulsen uit je spierspoeltjes naar je cerebellum en weer door naar de spieren minder goed geleid, waardoor je coördinatie niet meer is wat het moet zijn.

Buiten dat je evenwicht organen 'overprikkeld' raken zakt je reactie vermogen na 2~3 biertjes al met +/-400ms, wat er dus voor zorgt dat je je corrigeer bewegingen ook iets later doet
Dat zou je trouwens mooi met deze robot kunnen simuleren.

Dat heb ik ook ooit gehoord maar waarom speel ik dan na , zeg maar 6 tot 8 bier, Need for speed nog net zo goed als nuchter?
Ik moet wel toegeven dat bij meer drank dingen als Call of Duty echt beduidend minder worden..

Dat heb ik ook ooit gehoord maar waarom speel ik dan na , zeg maar 6 tot 8 bier, Need for speed nog net zo goed als nuchter? worden..

Door de voorspelbaarheid.

Lastig idd, maar het is allang gedaan.
Boston Dynamics hebben een aantal modellen achter hun naam staan die er wel erg goed in zijn.
Hun 'Big Dog' is zelfs zo goed dat hij over ijs kan lopen, en zich net zoals een normaal dier met 4 poten zal herstellen wanneer hij uitglijd en of dreigt om te vallen door wat voor oorzaak dan ook., wat ze laten zien is byzonder indrukwekkend. al is het lawaai van de 2-tact motor voor de hydrauliek nog een nadeel.


http://www.youtube.com/watch?v=cNZPRsrwumQ

Dit soort dingen vullen me altijd met een mix van hoop, inspiratie, angst en afschuw. Ik ben dan ook Terminator 2 fan. Het ziet er ook filmisch uit, die beweging en die draden overal.

On topic: het zou ook kunnen zijn dat balans uiteindelijk niet zo zeer een onoverkomelijk probleem is, maar dat ze voor nu even hun maandenlange investeringen in tijd en geld veilig willen stellen.

En zelfs dan denk ik nog dat een gemiddelde invalide niet zou zitten met een rollator. Als je maar uit die stoel kan komen en een beetje kunt rondlopen in huis of naar de supermarkt.

met 2 benen kan je geen evenwicht behalen, je hebt ook nog een kop en een paar ogen nodig.

Ik denk dat het eerder te maken heeft met het feit dat dit duur spul is en men schade wil voorkomen. Zoals je ziet zijn het enkel benen, de rest van het lichaam ontbreekt dus als het correcte been bewegingen zijn kan dit ding niet rechtop lopen omdat het evenwicht niet overeenkomt met dat van een mens en dus niet alle correcties kunnen gemaakt worden om te voorkomen dat ie valt.

Die "rollator" is voor evenwicht, daar gaat het onderzoek niet over waarschijnlijk, dat gaat alleen over de loopbeweging zelf. Als je ook nog evenwicht "biologisch accuraat" wil simuleren dan moet je een heel menselijk lichaam gaan nabouwen in plaats van alleen de benen.

[Reactie gewijzigd door Bonez0r op 6 juli 2012 18:22]

besef je wel wat je zegt ???
Een mens loopt door zichzelf uit balans/evenwicht te brengen en dat zelf op te vangen.
Als je dus de loopbeweging menselijk wil maken, dan moet je primair je evenwicht kunnen behouden.
Het hele lichaam is niet nodig, om de beweging op te vangen, het maakt het enkel gemakkelijker om jezelf uit evenwicht te brengen (aka om vooruit of achteruit te bewegen)
Je moet minder gewicht verplaatsen om de beweging op gang te brengen, het maakt het wel moeilijker om te stoppen.

Je kan inderdaad prima een robot maken die alleen uit een paar benen bestaat en die zelfstandig zijn evenwicht laten vinden, maar de vraag is of dan het onderzoek nog wel betrouwbaar is, want evenwicht in een mens is toch ook gebaseerd op een heel lichaam, niet alleen twee benen. Voor een onderzoek naar alleen de beenbewegingen (zonder evenwicht) maakt het niet uit. En ja ik snap hoe lopen werkt, men noemt het ook wel eens "gecontroleerd vallen"

Lang gewacht op je nieuwe benen, en toen kreeg je het bedieningspaneel....

QWOP

Ik denk dat menig dwarslaesie-patient graag de uitdaging aan zou gaan met het bedieningspaneel als daar tegenover staat dat ze zichzelf weer rechtop kunnen voortbewegen en, niet onbelangrijk, mensen weer in de ogen kunnen kijken. De importantie van dit laatste wordt vaak onderschat.

Zelf heb ik 'slechts' een partiële dwarslaesie opgelopen toen ik klein was, dus ik heb het geluk nog te kunnen lopen, al is het verre van 100%. Toch hoop ook ík dat dit soort onderzoek resulteert in een vorm van verbetering van de kwaliteit van lopen, en leven, voor diegene die daar baat bij hebben.

Al denk ik niet dat de door mij gedroomde cyborgbenen (implantaten zonder externe bediening of voeding) nog tijdens mijn leven in massaproductie zullen worden genomen.

als je geboortedatum in je profiel klopt dan zou ik mij daar niet druk om maken, met een jaar of 10 a 15 zijn er cyborgbenen te koop die gestuurd kunnen worden door het analyseren van hersengolven of het gebruiken van bijvoorbeeld nog werkende spieren of zenuwuiteinden in het geval van een amputatie.
De ontwikkeling gaat harder dan je zou denken, kijk alleen al naar de ontwikkeling van telefoons en de bewegings sensoren die daar in zitten.
Kijk naar het werk van Boston Dynamics, ik denk dat we binnen 15 jaar een cyborg outfit hebben die menselijke ledermaten kan vervangen.

lol

Ik denk dat die alleen in de testfase gebruikt wordt om te voorkomen dat vele duizenden dollars aan apparatuur door een storing of programeerfout omvalt en stuk gaat misschien. Kan je met een geruster hart programeren zeg maar!

De volgende stap zal zijn het mappen van de hersenfuncties naar de controls en feedback van een dergelijk system. 6 Million Dollar man wordt dan echt werkelijkheid!

Kun je er trappen mee lopen?

nog een lange weg te gaan lijkt me.
Biologisch wellicht correct of bijna correct, maar motorisch stoort het nog behoorlijk.

In iedergeval is dit beter dan die Japanse robot.
Het begint er in iedergeval goed erop te lijken.

Je bedoelt Assimo van Honda. Nou dat ziet er anders heel goed uit: http://www.youtube.com/watch?v=JHwgBitYMIA

Asimo ziet er inderdaad erg indrukwekkend uit, maar het is en blijft positie-gestuurd (ZMP om precies te zijn). Dat is een fundamenteel verschil met menselijk lopen, omdat wij gebruik maken van kracht feedback, en met kracht onze balans regelen. Ik neem aan dat ze dat bij dit onderzoek ook na proberen te bootsen.

De robot heeft een van de eenvoudigste versies van zo'n cpg, vergelijkbaar met die van een baby.

Voor een baby vind ik het best natuurgetrouw overkomen.

Mooie ontwikkeling! Hoewel robotbenen op zich natuurlijk niet direct biologische simulaties hoeven te zijn is dit ook wel een goed mechanisch werkend prototype. Je had ook een 4-benig brancard achtig ding dat gemaakt werd door iets in de buurt van DARPA o.i.d. zodat het ding zelfstandig over ruw terrein kan lopen, dat is natuurlijk niet echt direct een biologische simulatie van een vergelijkbaar vlees-en-bloed systeem, maar laat wel zien dat het niet de benen op zich zijn waar de moeilijkheid in zit, maar vooral het analyseren en 'nadoen' van de menselijke benen.

Nu komen er natuurlijk flink wat mensen met de 'plug and play' mindset die even komen melden dat het nog niet af is, of niet snel genoeg, of dat 'zij het niet zouden kopen', maar kom op, dit is niet een product of iets wat je zelf gaat kopen of zien, dit is een onderzoek, een ontwikkeling. Het is net alsof je zegt dat je het nieuwe 16nm lithoproces niet zou kopen om dat het nog niet klein genoeg is: het is een ontwikkeling, en de kans is klein dat je zelf ooit van je leven zo iets voor de wereld gaat betekenen

Uiteindelijk is het natuurlijk vet dat een uni in Arizona het bedacht heeft, maar wat zijn onze eigen uni's op dit gebied aan het doen? We zijn hier een kenniseconomie, dus als wij nog niet eens op een vergelijkbaar niveau zijn, zullen we toch iets moeten hebben waar we gelijk mee op kunnen gaan, anders stroomt het geld vooral naar de US of A en dan zit onze economie nog verder in de shit.

dat gemaakt werd door iets in de buurt van DARPA

Ik denk dat je het over Boston Dynamics hebt met Big Dog. Zij hebben trouwens ook een tweebenige robot om chemische pakken te testen: Petman

Ja, precies, die bedoelde ik. Hoewel ze geen biologische simulatie als doel hebben, hebben ze wel gewoon 'werkende benen'. Dat is interessant om te zien hoe benen ook gebruikt kunnen worden in robots op een manier die mensen zelf niet zouden kunnen doen.

Ziet er vet uit
Zou mooi zijn als dit ook in de praktijk gebruikt kan worden voor patienten die niet meer kunnen lopen.

Zou nog mooier zijn als mensen hierdoor weer kunnen lopen die hun benen zijn kwijtgeraakt.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 268141 op 6 juli 2012 14:22]

Ik ben ook meer onder de indruk van lopende benen die het met zo min mogelijk elektronica doen en toch erg natuurgetrouw overkomen. Zeker aan de TU Delft hebben ze daar een paar mooie exemplaren van: http://tudelft.nl/en/curr...delft-and-walking-robots/

Hilarisch dat die Delftse onderzoeker 'Hobbelen' heet, maar dat terzijde. Het Delftse onderzoek heeft als twee doelen:

to understand the principles of biped walking more thoroughly, which is useful for rehabilitation techniques for people who have problems walking; [...] [and] they want to develop new knowledge about (biped) walking robots.

vergelijk met het onderzoek uit Arizona:

to fully model walking in a biologically accurate manner.

De doelen verschillen dus, in ieder geval in de zin dat Delft een meer functionele insteek heeft en Arizona een meer biologische. Dat betekent per definitie dat Delft de vrijheid heeft om zo min mogelijk elektronica te gebruiken terwijl Arizona juist gebonden is door hoe het bij ons mensen werkt en niet zomaar zaken kunnen weglaten. Daarom is de vergelijking op 'welke gebruikt het minst' niet fair.

Dat doet Delft ook wel, als je naar een van de latere ontwerpen kijkt. Flame loopt vindt ik veel mooier dan deze: http://www.3me.tudelft.nl...ry=/doc/Flame_hallway.wmv Deze gebruikt veren om het elastische effect van de pezen e.d. te simuleren.

Je linkje doet het niet

Moet je nog wel Neuroposine slikken als je deze benen hebt?

Een reis van een miljoen kilometer begint met een enkele stap.

Mooie ontwikkeling dit

Blijkt nog een lange weg te gaan.

De advertentie duurt langer dan het filmpje zelf

Dan heb ik toch een stel sexy biologische benen als ik deze frankensteins zie..