​Waar blijft de robotica revolutie?

Vandaag is de dag aangebroken om het eens te hebben over één van de belangrijkste fundamenten van ons dagelijks leven. Je raadt het vast al: Tandwielen natuurlijk! Ja, je leest het goed. Voor je afhaakt vraag ik je eerst even terug te denken aan een essentieel moment in je jeugd. Misschien was je 8 of 9 jaar oud, wellicht iets jonger. Misschien had je mazzel en kreeg je een nieuwe fiets **met versnellingen**. Door te schakelen kon je de ketting over verschillende tandwielen verplaatsen. Ineens was je in staat je vrienden bij te houden door het gebruik van deze versnellingsbak.

Versnellingsbakken zijn het hart van vele applicaties die wij dagelijks gebruiken. Het zet rotaties van een motor om in een krachtige beweging. Je ziet ze vaak niet, maar praktisch alles wat een elektromotor heeft en iets laat ronddraaien, heeft een versnellingsbak met tandwielen: van auto’s tot keukenmixers en van windmolens tot robots.

Gehypte software met antieke hardware

Robots, natuurlijk robots. Je hoort er elke dag in de media verschillende keren over. Hoe slim ze zijn, hoe ze de fysieke capaciteiten van de mens kunnen overnemen en hoe ze geneeskundige zorg voorgoed gaan veranderen. In deze blog wil ik het met jullie hebben over de reden waarom robots de mens nog niet vervangen, ze onze wonden niet hechten en onze maaltijden niet koken.

Om een robot te laten functioneren is er een samenwerking van 2 essentiële onderdelen nodig: software en hardware.

In de afgelopen 25 jaar zijn op het gebied van software gigantische sprongen gemaakt. Van aansturing tot AI (artificial intelligence). Medium.com onderzocht de wereldwijde verdeling van het topje van alle AI-startups: 7.500. Powertransmission.com heeft een lijst met alle powertransmission fabrikanten: 715. Dit geeft aan wat voor hype er is ontstaan op het gebied van softwareontwikkeling.

Dit brengt ons naar de hardware van de robot. Een robot bestaat hardware technisch uit een paar verschillende onderdelen: Motoren, transmissies en het frame. Frames worden lichter en sterker door het gebruik van geavanceerde metalen en kunststoffen. Elektromotoren die nu gebruikt worden in robots zijn zeer efficiënt en zijn in staat hoge toerentallen te draaien. Echter gaat dit hoge toerental gepaard met een laag koppel, weinig kracht dus. Hiervoor gebruiken we al decennia transmissies (ook wel versnellingsbak of drive genoemd). Deze zet de snelheid van de elektromotor om in een krachtig koppel. De maximale vertraging in een enkele stap is op dit moment 500:1. Dit betekent dat 500 rotaties van de elektromotor leiden tot 1 rotatie van de applicatie, maar wel met 500 keer zoveel kracht. Op dit moment zijn deze transmissies zwaar, duur en niet precies door speling tussen de tanden. Daarnaast zijn de levertijden van de meest geavanceerde transmissies buitensporig lang.

Archimedes, wie kent hem niet

Fundamenten voor massaproductie en dus een robotica revolutie zijn hiermee bloot gelegd. Robots moeten preciezer worden, lichter in gewicht, goedkoper en sneller te leveren zijn.

Transmissies in een robot zijn verantwoordelijk voor één derde de robot hardware kosten. Software is niet meer in staat robots nog preciezer te laten opereren door de speling tussen tandwielen (backlash).

Om dit op te lossen heeft de Delfste start-up, IMSystems, de eerste grote innovatie op het gebied van transmissies sinds 1957 gerealiseerd. In plaats van tanden in elkaar te laten haken, maakt IMSystems’ Archimedes Drive gebruik van stalen, holle cilinders die onder hoge druk tegen elkaar gedrukt worden. Door deze cilinders hard tegen elkaar te drukken, ontstaat hetzelfde effect als tanden die in elkaar haken. Omdat er hierdoor een continu contactoppervlak ontstaat, heeft IMSystems al bewezen tenminste 10x zo precies te zijn als de meest geavanceerde transmissie vandaag de dag beschikbaar. Toch een fijn idee als je op de operatietafel ligt.

Dit komt door de hoge vertraging die wij in een enkele stap kunnen realiseren: 10.000:1 (i.p.v. 500:1). Daarnaast maken wij in principe alleen holle cilinders, wat massaproductie met lage kosten realiseerbaar maakt. We hebben het dan nog niet over het lagere gewicht, de hoge efficiëntie, drastisch teruggebrachte lawaai en de terugdraaibaarheid van het systeem.

Alles vanzelf

Met deze blog wilde ik jullie bewust maken van het feit dat een revolutie op het gebied van robotica pas gerealiseerd kan worden als er niet alleen gekeken wordt naar software. Op dit moment ligt het probleem, maar ook de oplossing, bij hardware. Als IMSystems bij zijn volgende investeringsronde in het eerste kwartaal van 2019 het voor mekaar krijgt een doelbedrag van € 3,5 miljoen te verkrijgen, komt een vol geautomatiseerd ziekenhuis, de robot die je hond uitlaat, de geautomatiseerde automonteur een stap dichterbij en maken we fabrieken een veiligere plaats om te werken.

Deze blogpost is geschreven door Casper van Eersel.