Anastasia Koivikko kehittää pehmorobotteja, joita uskaltaa koskettaa. Ne on tehty silikonista ja ovat turvallisia käyttää ihmisten lähellä – leikkaussaleissa, hoivakodeissa, teollisuudessa. Jokainen osa täytyy keksiä uudelleen. Emil Aaltosen Säätiön tuki mahdollistaa tutkimusryhmän kasvun Turussa.
Anastasia Koivikko rakentaa laboratorissaan robotteja, jotka tuntuvat kädessä pehmeiltä kuin piilolinssit. Ne voivat mullistaa tavan, jolla robotit toimivat lääketieteessä ja ihmisten rinnalla, mutta ensin niiden jokainen osa on keksittävä uudelleen.
Silikonista valmistettu robotti venähtää, taipuu ja mukautuu kosketukseen. Tämä on pehmorobotiikan, soft roboticsin, lupaus: koneet, jotka eivät ole jäykkiä metallihaarniskoita, vaan joustavia ja turvallisia yhteistyökumppaneita.
Anastasia Koivikko on keskittynyt niihin tutkijanurallaan. ”Aloitin pehmorobottien tutkimisen väitöskirjatyössäni Tampereen teknillisessä yliopistossa, enkä ollut edes aiemmin kuullut alasta”, Koivikko kertoo. ”Nyt se antaa tilaa mielikuvitukselle tavalla, johon tavallinen robotiikka ei pysty.”
Koivikon tutkimus ei ole vain teoriaa. Hän suunnittelee ja rakentaa konkreettisia komponentteja: antureita, jotka havaitsevat venymän valon intensiteetin muutoksesta, ja toimilaitteita, jotka toimivat robottien käsinä ja jalkoina.
Kaikki täytyy olla yhtä pehmeää ja joustavaa kuin itse robotti. Perinteiset jäykät komponentit eivät toimi silikonirakenteissa.
”Monia asioita täytyy keksiä uudelleen, jotta ne saataisiin toimimaan täysin pehmeässä muodossa.
Laboratoriotyö on kärsivällisyyslaji. ”Kun ollaan labrassa väkerretty ja yritetty jotain asiaa monta kuukautta ja se vihdoin toimii, se on parasta”, Koivikko sanoo. Onnistumisten välillä ovat kuukaudet, jolloin mikään ei tunnu toimivan.
Nyt Koivikko tutkii nopeita optisia venymäantureita. Toimintaperiaate on elegantti: valokuitu venähtää yhdessä robotin kanssa, ja valodiodi mittaa, miten valon määrä muuttuu. Kun valokuitu venyy, valodiodin mittaaman valon intensiteetti laskee.
Näin robotti ”tietää”, kuinka paljon se on venytetty tai taivutettu. Ilman toimivaa anturijärjestelmää pehmeä robotti olisi sokea omille liikkeilleen. Jokainen prototyyppi rakennetaan käsin labrassa ja testataan vaihe vaiheelta. Anturin nopeus on kriittinen: tieto venymästä täytyy tulla reaaliajassa, jotta robotti voi säätää liikettään lennossa.
Työ on todella kokeellista: suunnittelua, testaamista, mittaamista ja simulointia tietokoneella. Jokainen mittaus kirjataan ja analysoidaan huolellisesti.
Mukautuva pinta tekee robotista vähemmän koneen ja enemmän työkalun. Antureiden lisäksi Koivikko kehittää juuri näitä pintoja pehmeisiin toimilaitteisiin. Nämä osat ovat robotin käsiä ja jalkoja, jotka tekevät liikkeestä mahdollisen.
Ne eivät pelkästään liiku, vaan mukautuvat kosketettavaan kohteeseen. Kirurginen instrumentti voi olla jäykkä, mutta sen pinta reagoi kudokseen. Teollisuudessa robotti voi tarttua erilaisiin esineisiin ilman, että jokaista muotoa täytyy ohjelmoida erikseen.
”Turhauttavinta on, kun jokin ei toimi emmekä tiedä miksi”, Koivikko kuvaa. Onnistumisen hetket syntyvät pitkän työn tuloksena. Usein ratkaisu löytyy yhteistyössä kollegoiden kanssa – joku näkee asian uudesta kulmasta. Tuloksia julkaistaan johtavissa robotiikan ja materiaalialan lehdissä. ”Mutta kun idea toimii ja muutkin uskovat siihen, silloin yrittäminen yhdessä on hienoa.”
Kun yhteiskunnassa otetaan käyttöön yhä enemmän palvelurobotteja, niiden turvallisuus ja miellyttävyys ratkaisevat. Pehmorobotiikka vastaa tähän tarpeeseen.
”Pehmorobotteja voidaan käyttää ihmisten lähellä, koska ne tuntuvat pehmeiltä ja turvallisiltä”, Koivikko selittää. Leikkaussaleissa pehmeä robotti voi liikkua ihmiskudoksen lähellä aiheuttamatta vaurioita. Kirurgi tarvitsee robotilta millimetrien tarkkuutta – mutta pehmeydellä.
Turvallisuus vaatii sekä teknistä tarkkuutta laboratoriossa että tietoa käyttäjän kokemuksesta. Koivikko testaa jokaisen komponentin kestävyyttä ja toimintavarmuutta, mutta miettii yhtä lailla, miltä robotti tuntuu ihmisen kädessä.
Hoivakodeissa robotin kosketus tuntuu miellyttävältä, ei pelottavalta. Hoitaja, joka käyttää pehmorobottia potilaan nostamiseen, luottaa siihen, että kone ei aiheuta kipua. Tämä vaatii suunnittelulta herkkyyttä.
Teollisuudessa ne voivat työskennellä ihmisten rinnalla tuotantolinjoilla turvallisesti. ”Tulevaisuudessa niillä on sovelluksia esimerkiksi kirurgiassa tai hoivatyössä”, Koivikko sanoo. Koivikko painottaa, että kyse on teknologiasta, jolla on suoria teollisia sovelluksia. ”Jos kehittämäni komponentit toimivat hyvin, ne löytävät tiensä käytäntöön.”
Pehmorobotiikka edellyttää rajoja ylittävää yhteistyötä. Koivikko on opiskellut biolääketieteen tekniikkaa sähkötekniikan sisällä, mutta alalla työskentelee ihmisiä tietotekniikasta, materiaalitekniikasta ja konetekniikasta.
Jokaisella on oma osaamisensa pehmorobottien haasteisiin. ”Se avaa ovia moniin uusiin aloihin ja ihmisiin”, Koivikko sanoo. Materiaalitutkijat ymmärtävät silikonin ominaisuudet ja sen käyttäytymisen eri olosuhteissa. Sähköinsinöörit rakentavat anturit, jotka toimivat venyessä.
Yhteistyö eri alojen asiantuntijoiden kanssa rikastuttaa tutkimusta ja tuo uusia näkökulmia. Erityisesti nyt, kun automatisaatio lisääntyy, pehmoroboteilla on valtavasti mahdollisuuksia. Alan kansainvälinen yhteisö on aktiivinen ja ideat leviävät nopeasti.
Koivikon ura on saanut alkunsa lapsuuden ihailusta tieteiskirjallisuutta ja elokuvia kohtaan. ”Olen aina pitänyt Star Warsista. Siinä kiehtoi erityisesti futuristinen tekniikka: voisiko se oikeasti toimia? Halusin tehdä jotain siihen liittyvää myös aikuisena.”
Nyt hän rakentaa ja suunnittelee pehmeitä robotteja, jotka näyttävät välillä erikoisilta. ”Ainakin vähän sinne suuntaan pääsin töissäkin”, hän naurahtaa. Lapsuuden fantasia muuttuu laboratoriossa konkreettiseksi teknologiaksi. Tutkijan arki Turussa on yhdistelmä luovaa suunnittelua ja käytännön rakentamista.
Palattuaan Suomeen Koivikko on perustanut oman tutkimusryhmän Turun yliopistoon. Se on vasta alkutaipaleellaan – ja Emil Aaltosen Säätiön rahoitus on ollut ratkaisevan tärkeä.
Ilman tätä tukea emme pystyisi rakentamaan ryhmää, joka vie pehmorobotiikan tutkimuksen Suomessa eteenpäin.
Rahoitus mahdollistaa ryhmän kasvun. Ensimmäinen jatko-opiskelija on jo aloittanut, ja postdoc-tutkija tulee ensi vuonna. Jokainen uusi ihminen tuo mukanaan osaamista ja kysymyksiä, jotka vievät tutkimusta eteenpäin.
Uuden tutkimusryhmän pystyttäminen on iso projekti. ”On hienoa päästä suunnittelemaan tutkimusta aivan alusta asti”, Koivikko iloitsee. ”Tässä vaiheessa rahoitus merkitsee valtavasti”, Koivikko sanoo. ”Sen avulla olen palkannut ensimmäisen jatko-opiskelijan ja palkkaan tänäensi vuonna postdocin. Pystymme myös ostamaan labraan tärkeitä laitteita.” Laitteet eivät ole halpoja – pelkät mittauslaitteet ja materiaalit voivat maksaa kymmeniä tuhansia euroja.
Laboratorio suunnittelu vaatii tarkkaa harkintaa: millaisia laitteita tarvitaan, miten työtilat järjestetään, mistä materiaaleja tilataan. Työskentely jatko-opiskelijoiden ja postdocien kanssa on hänelle tärkeää. ”Nyt odotan innolla, kun saan rakentaa oman ryhmäni ja jakaa intohimoni pehmorobotteihin.” Tutkimusryhmä on yhteisö, jossa ideat kehittyvät keskusteluissa ja yhteisessä tekemisessä. Parhaimmillaan ryhmä luo ympäristön, jossa epäonnistumiset ovat oppimista ja onnistumiset jaettuja.
Anastasia Koivikko rakentaa antureita ja toimilaitteita labrassa Turussa. Pehmorobotiikka on ala, jossa monet asiat ovat vasta keksimättä. Hän luo teknologiaa, joka voi tulevaisuudessa pelastaa ihmishenkiä leikkaussaleissa tai tehdä roboteista aidosti turvallisia työkavereita. Se vaatii kärsivällisyyttä, luovuutta ja uskallusta keksiä asiat uudelleen. Emil Aaltosen Säätiön tuki antaa sille mahdollisuuden.
Hyvinvoinnin kasvua –
luovaa tieteellistä tutkimusta tukemalla
© Emil Aaltosen Säätiö 2025