Aus dem Handgelenk: Roboterhand hält Gegenstände energieeffizient fest
Roboterhände sind komplex aufgebaut, wenn sie Objekte aufnehmen sollen. Es geht aber auch einfacher.
Die Roboterhand der University of Cambrige besitzt keine beweglichen Finger, kann aber trotzdem Gegenstände greifen und festhalten.
(Bild: University of Cambridge)
Ein Forschungsteam der University of Cambridge hat eine passive Roboterhand entwickelt, die Gegenstände mit dem richtigen Druck bei minimalem Energieaufwand greifen kann. Dabei erspürt die Roboterhand die aufzunehmenden Objekte und nutzt beim Greifen lediglich ihr bewegliches Handgelenk.
Herkömmliche Roboterhände nehmen Objekte durch ihre beweglichen Finger auf und halten sie fest. Das geschieht elektromotorisch oder pneumatisch. Beides benötigt jedoch viel Energie. Die Roboterhand der University of Cambridge, die im wissenschaftlichen Paper "Predictive Learning of Error Recovery with a Sensorised Passivity-based Soft Anthropomorphic Hand" beschrieben und in Advanced Intelligent Systems veröffentlicht ist, arbeitet weitgehend passiv. Die Finger werden nicht bewegt, lediglich das Handgelenk wird elektromotorisch angesteuert.
Passive Hand mit beweglichem Handgelenk
Die aus weichem Material 3D-gedruckte anthropomorphe Hand ist mit taktilen Sensoren ausgestattet. Die Roboterhand kann so spüren, was sie berührt. "Diese Art von Hand hat eine gewisse Elastizität: Sie kann Dinge von selbst aufheben, ohne die Finger zu betätigen", sagt Erstautor Dr. Kieran Gilday, der mittlerweile an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Lausanne in der Schweiz, arbeitet. "Die taktilen Sensoren geben dem Roboter ein Gefühl dafür, wie gut der Griff funktioniert, sodass er weiß, wann er zu rutschen beginnt. So kann er vorhersagen, wann er versagen wird."
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Die Roboterhand erlernte durch Versuch und Irrtum, welche Art von Griff angewendet werden muss, um einen bestimmten Gegenstand aufnehmen zu können. Nach dem Training mit kleinen gedruckten Plastikbällen ließen die Forschenden die Hand unterschiedliche Objekte greifen: einen Pfirsich, eine Computermaus und eine Rolle Luftpolsterfolie. Bei den Tests konnte die Roboterhand 11 von 14 Gegenständen erfolgreich greifen. Insgesamt führte das Team 1200 Tests durch.
"Der Roboter lernt, dass eine Kombination aus einer bestimmten Bewegung und einem bestimmten Satz von Sensordaten zum Scheitern führt, was ihn zu einer anpassbaren Lösung macht", sagt Gilday. "Die Hand ist sehr einfach, aber sie kann viele Objekte mit der gleichen Strategie aufnehmen."
Hohe Energieeffizienz
Der Vorteil der passiven Roboterhand liege in seinem großen Bewegungsumfang, der ohne den Einsatz von Aktuatoren erreicht werden kann. Die Hand ist damit so einfach wie möglich gehalten und doch ist sie in der Lage, ein komplexes Verhalten bei hoher Energieeffizienz und geringem Ansteuerungsaufwand zu zeigen, sagen die Wissenschaftler.
Die Forschenden denken bereits weiter. So könnte die Roboterhand mittels Computer-Vision-Fähigkeit und unter Zuhilfenahme seiner Umgebung eine noch größere Bandbreite an Objekten greifen.
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(olb)