Robotika inspirirana vinovom lozom može nježno podići teško i krhko — od staklene vaze do lubenice, pa čak i čovjeka iz kreveta. Istraživački tim s Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Sveučilišta Stanford predstavio je novi tip mekog hvataljke koji ne hvata objekt stiskanjem krutih „prstiju”, nego ga obavija i podiže u svojevrsnoj mekanoj remen-hammock petlji. Sustav je razvijen kako bi se smanjio rizik od oštećenja krhkih predmeta te rasteretio njegovatelje pri premještanju osoba s ograničenom pokretljivošću. Za razliku od klasičnih rješenja, ovdje se kontakt širi na veliku površinu pa su lokalni tlakovi niski, a time i mogućnost ozljede ili loma minimalna.

Za razliku od klasičnih robotskih hvataljki koje se oslanjaju na nekoliko točaka kontakta i značajne stisne sile, „lozasti” pristup povećava površinu dodira i pretvara problem hvatanja u problem nježnog ovijanja i vješanja. U praksi to znači da isti mehanizam može proći kroz uske otvore, probiti se kroz nered na polici ili u spremniku, obuhvatiti cilj i — nakon zatvaranja petlje — sigurno ga podići bez šokova i lokalnih tlakova koji oštećuju površinu.

Kako sustav radi: od otvorene do zatvorene petlje

Osnovu čini čvrsta, ali lagana kutija pod tlakom smještena pokraj ciljanog objekta. Iz svake kutije izlaze tanke, fleksibilne cijevi od polimernih filmova koje se pod utjecajem zraka everting mehanizmom produžuju iz vrha. Cijev pri rastu može kontrolirano savijati i uvijati putanju kako bi se provukla ispod, oko ili između prepreka. U fazi otvorene petlje robot „izraste” oko objekta ili osobe i formira prirodni remen. Zatim „nastavlja rasti” natrag prema izvoru tlaka, gdje ulazi u mehanički stezač (clamp) koji ju fiksira, te se—uz pomoć vitla—petlja polako zateže i teret podiže. Rezultat je mekano, sling-nalik držanje s puno većom stabilnošću od tipičnog hvata s dvjema ili trima točkama.

Takva dvostupanjska strategija — najprije precizno pozicioniranje, zatim sigurno držanje — iskorištava prednosti mekih, podatnih struktura kad treba doći do cilja u skučenom prostoru, kao i prednosti zatvaranja petlje kad je potrebno stabilno nošenje. Istraživači su taj pristup primijenili u dva razmjera: manjem, montiranom na standardnu robotsku ruku za manipulaciju predmetima u skladištima ili laboratorijima, te većem, namijenjenom pomoćnim postupcima u skrbi, gdje sustav s dvije kutije postavljene na nadglavni nosač oko osobe gradi široku, udobnu petlju.

Zašto je to važno za skrb i rehabilitaciju

Premještanje pacijenta iz kreveta u kolica jedna je od fizički najzahtjevnijih i najrizičnijih zadaća njegovatelja, koja često zahtijeva dvije osobe i nosi rizik od ozljede leđa. Standardna rješenja koriste krute dizalice i zasebne platnene slingove koje netko mora ručno podvući ispod pacijenta. Novi robot to radi bez ručnog „okretanja na bok”: cijevi se same provuku i rasporede opterećenje preko velikog područja. U eksperimentalnim demonstracijama sustav je, uz nadzor i pravilno namještanje, sigurno podigao osobu iz ležećeg položaja, stvarajući osjećaj nježne suspenzije, a ne čvrstog pritezanja.

Za starije i osobe s ograničenom pokretljivošću važna je i udobnost: meke stijenke cijevi i mogućnost fino podešenog tlaka znače da podizanje ne stvara tvrde točke oslonca. Osim toga, budući da cijevi rastu iz vrha i uvlače se natrag, sustav u mirovanju zauzima vrlo malo prostora te ne traži stalne kućne modifikacije (nosive okvire, tračnice i sl.).

Primjene izvan zdravstva: logistika, industrija i poljoprivreda

Na manjim razmjerima, „lozasti” gripper pokazao je da može sigurno podići i osjetljive i nezgrapne predmete: staklenu vazu, lubenicu, kotlić s ručkom, snop metalnih šipki ili napola napuhanu loptu. Budući da se cijevi mogu provući kroz zbijene kutije s robom, hvataljka služi i kao „pretraživač” koji najprije dohvati traženi predmet, a zatim ga pretvori u viseći teret. U skladištima i poštanskim sortirnicama takav pristup može smanjiti potrebu za krutim prstima ili vakuumskim čašama, koje često zapinju na bridovima ili gube podtlak na poroznim površinama.

U teškoj industriji postoji potencijal za daljinsko prihvaćanje tereta nepravilnog oblika — primjerice, pri automatizaciji dizalica u lukama, gdje je potrebna kombinacija fleksibilnosti prolaska i sigurnosti pri nošenju, ili pri izvlačenju paketa iz poluprikolica bez ulaska radnika u vozilo. U poljoprivredi, meka „loza” omogućuje berbu s minimalnim oštećenjem, čak i kad su plodovi u gustom lišću i nepravilno poredani.

Tehničke osnove: tlak, materijali i upravljanje

Ključ izvedbe je u tankostjenim, ali čvrstim polimernim membranama (npr. laminati poput TPU-filma) koje izdržavaju višekratno izvrtanje bez zamora materijala. Pri everting rastu linija kontakta čini kontinuiranu „usnu” koja klizi preko podloge i razmiče prepreke ne stvarajući trenutačne udare. Upravljanje omogućuje fino doziranje tlaka i brzine rasta, dok dodatni kabelski ili pneumatski kanali unutar stijenke osiguravaju uvijanje i savijanje putanje. Mehanički stezač (clamp) u kutiji definira zatvaranje petlje, a vitlo preuzima statičko opterećenje tijekom podizanja kako bi se smanjila potrošnja zraka.

U odnosu na klasične hvataljke, ovakav sustav smanjuje potrebu za točnim modeliranjem geometrije objekta i planiranjem hvata s ograničenim brojem kontaktnih točaka. Umjesto toga, problem se svodi na planiranje putanje rasta (koliko i gdje se cijev provlači) i na upravljanje napetošću petlje kako bi se izbjegla klizanja. Stabilnost je inherentno visoka jer je teret „u visećem gnjezdu”, a ne na rubu prstiju.

Usporedba s drugim mekim hvataljkama

Meka robotika posljednjih je godina ponudila nekoliko alternativa rigidnim prstima: od origami-inspiriranih „loptastih” hvataljki koje se zatvaraju pod tlakom do hvataljki od tzv. tape-spring (opružno-mjeračnih) traka koje se omataju oko plodova. Te tehnologije imaju prednost u sigurnosti kontakta, ali često traže dodatne mehanizme za širenje ili precizna mjesta zahvata. „Lozasti” pristup razlikuje se po tome što sama struktura služi i kao end-effector i kao „remen” za nošenje: u otvorenoj petlji dolazite do cilja, a u zatvorenoj petlji prenosite teret. To smanjuje mehaničku kompleksnost na vrhu ruke te povećava robusnost prema nepravilnoj geometriji.

Istodobno, literatura o vine/„growing” robotima pokazuje zrelost koncepta kretanja rastom i sposobnost navigacije kroz složene i skućene prostore. Novost ovdje je integracija tog principa s konceptom zatvaranja petlje i dizanjem tereta, posebno kad je teret krhak ili anatomski osjetljiv, poput ljudskog tijela.

Sigurnost: biomehanika kontakta i redundancija

Ponovno raspodjeljivanje opterećenja ključ je prevencije oštećenja kože i mekih tkiva. Široke, podatne petlje stvaraju kontaktnu površinu usporedivu s tekstilnim slingovima, ali s prednošću automatiziranog „podvlačenja”. Tlak zraka može se ograničiti tako da maksimalni kontaktni pritisak ostane ispod praga koji uzrokuje smetnje cirkulaciji, dok se vitlo programira na kontrolirani moment i meko pokretanje. U prototipovima su dodani graničnici hoda i pasivne sigurnosne trake koje preuzimaju teret u malovjerojatnom slučaju kvara, dok senzori tlaka i napetosti sprječavaju preopterećenje.

Još jedna sigurnosna točka je komunikacija s korisnikom: sustav može imati jednostavno sučelje (npr. stop/start s jasnim indikatorima pritiska i napetosti) te mogućnost ručnog preuzimanja. Za bolničke uvjete predviđa se integracija s postojećim procesima (npr. podizanje iz kreveta prema dnevnoj stolici) uz validaciju prema relevantnim normama za medicinske podizače.

Demonstracije: od laboratorija do primijenjenih scenarija

U laboratorijskim testovima manji sustav je višekratno hvatao predmete raznolike krutosti i teksture, među kojima su staklena vaza, lubenica i snop metalnih šipki. Tijekom hvata, cijevi su se prvo provukle kroz zbijeni prostor (npr. punu kutiju), zatim obavile cilj i formirale stabilnu „vreću”. u završnom koraku vitlo je podiglo teret bez oscilacija. U demonstraciji skrbi, veći uređaj s dvije kutije postavljene na poprečni nosač iznad kreveta provukao je cijevi ispod leđa i ispod koljena osobe, zatvorio petlju i nježno ju podigao u sjedeći položaj, a zatim u prijelaz prema invalidskim kolicima. Sve faze su bile kontrolirane i reverzibilne.

Ove demonstracije potvrđuju dvije ključne prednosti: (1) sposobnost dolaska do cilja kroz prepreke i (2) sposobnost sigurne suspenzije tereta kad je petlja zatvorena. Usto, sam mehanizam rastezanja/uvlačenja znači da nakon zahvata ništa kruto ne strši izvan petlje, što smanjuje rizik od udarca u okolinu.

Otvorena pitanja: regulativa, sterilnost i održavanje

Put do šire kliničke primjene zahtijevat će usklađivanje s regulativom (primjerice, klasifikacija i ispitivanja za medicinske podizače), rješavanje pitanja sterilizacije ili zamjene potrošnih cijevi te provjeru izdržljivosti membrana pri velikom broju ciklusa. U skrbi u kući važna su pitanja ergonomije (dimenzije, razina buke kompresora, brzina postupka) i troška potrošnog materijala. Dizajn je modularan: potrošne „čarape” mogu biti jeftine i zamjenjive, dok su kutija s kompresorom, ventili i vitlo dugotrajnije komponente.

Gdje je tehnologija danas

Koncept „rastućih” robota široko je dokumentiran u stručnoj literaturi te je posljednjih godina proširen na fine, milimetarske razmjere i na naprednije upravljanje (npr. tekućekristalne elastomere u „koži” za usmjeravanje). Timovi s MIT-a i Stanforda svoje su novije rezultate o programiranju presjeka i primjeni za transfer pacijenata predstavili 2025. godine u obliku znanstvenog rada i kongresnih izlaganja, pri čemu su naglasili mogućnost formiranja širokih, udobnih remena i dokaz principa da jedan nježan, meki mehanizam može preuzeti funkciju koja je dosad zahtijevala kombinaciju ručnog rada i krute mehanike. Riječ je o istraživanju koje je još u validaciji i iterativnom razvoju, no demonstracije pokazuju zrelu osnovu za prijelaz prema pilot-primjenama u stvarnim okruženjima.

Potencijal za integraciju s vizijom i planiranjem

Iako demonstracije pokazuju uspješna podizanja u polukontroliranim uvjetima, sljedeći koraci uključuju integraciju sa stereo-vizijom ili dubinskim kamerama koje mogu „čitati” konture tijela i okoliša te planirati put rasta cijevi uz minimalan kontakt s osjetljivim točkama. Algoritmi mogu generirati parametre rasta (tlak, brzina, kut uvijanja) i verifikacijske provjere (je li petlja doista zatvorena, je li napetost u dopuštenim granicama). U logistici, povezivanje s WMS/ERP sustavima omogućilo bi automatsko dohvatanje artikala iz dubokih polica uz minimalne intervencije operatera.

Ekonomika i održivost

Bruto trošak prototipa uvelike ovisi o kompresoru, ventilskoj ploči i senzorskom paketu. Potrošni dio — polimerne čahure — može se proizvoditi u rolama industrijskog laminata, što olakšava održavanje i smanjuje otpad: istrošena čahura se zamjenjuje bez promjene ostatka sustava. Energetski, ciklusi rasta zahtijevaju vršne protoke zraka, ali održavanje tereta može biti štedljivo jer vitlo preuzima statičko opterećenje.

Što ovo znači za dizajn radnih mjesta

U ustanovama za skrb, gdje su muskuloskeletne ozljede njegovatelja česte, ovakva tehnologija može biti dio šireg paketa mjera: standardiziranih procedura podizanja, obuke i opreme. U skladištima, gdje je robu često teško dohvatiti iz dubine paletnih kaveza, „lozasti” pristup može nadopuniti postojeće robotske ruke i AGV/AMR sustave, posebno za nepravilne, klizave ili porozne predmete.

Zaključno o trendu, bez zaključka članka

Robotika koja preuzima principe iz biljnog svijeta — rast iz vrha, uvijanje oko potpornja i pretvaranje kontaktne linije u nosivu petlju — otvara novu nišu između krutih manipulatora i tradicionalnih podizača. U segmentima gdje je do sada postojao kompromis između sigurnosti i produktivnosti, „lozasti” gripper pokazuje da se dvjema fazama (otvorena petlja za pristup, zatvorena petlja za nošenje) može dobiti i jedno i drugo: prodor do cilja i sigurna suspenzija tereta.