MIT entwickelt Roboterhände mit empfindlicher Handinnenfläche
MIT-Forscher haben eine taktile Handinnenfläche entwickelt, die die Fingerfertigkeit von Roboterhänden verbessern können soll.
Die MIT-Wissenschaftlerin Sandra Q. Liu hält den taktilen Robotergreifer in ihren Händen.
(Bild: Michael Grimmett / MIT CSAIL)
Wissenschaftler des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Roboterhand entwickelt, deren Handinnenfläche mit einem neuartigen, flexiblen optischen Sensor auf Gelbasis ausgestattet ist. Der Greifer erreicht in Kombination mit Fingern mit ähnlicher Technik eine verbesserte Fingerfertigkeit.
Die MIT-Forscher rund um Sandra Q. Liu, Absolventin des MIT und Designerin des GelPalm genannten Sensors, orientierten sich an biologischen Vorbildern, im vorliegenden Fall also an einer menschlichen Hand.
"Wir lassen uns von den menschlichen Händen inspirieren, die starre Knochen haben, die von weichem, nachgiebigem Gewebe umgeben sind." Sie fügt hinzu: "Indem wir starre Strukturen mit verformbaren, nachgiebigen Materialien kombinieren, können wir die gleiche Anpassungsfähigkeit wie unsere geschickten Hände erreichen. Ein großer Vorteil ist, dass wir keine zusätzlichen Motoren oder Mechanismen brauchen, um die Verformung der Handfläche zu steuern – die inhärente Nachgiebigkeit ermöglicht es ihr, sich automatisch an Objekte anpassen, so wie es unsere menschlichen Handflächen tun."
GelPalm kombiniert eine spezielle Farbbeleuchtungstechnik, die mit roten, grünen und blauen LEDs ein Objekt beleuchtet, schreiben die Forschenden in dem wissenschaftlichen Paper "A Passively Bendable, Compliant Tactile Palm with RObotic Modular Endoskeleton Optical (ROMEO) Fingers", das auf Arxiv im Preprint veröffentlicht ist. Die Reflexionen werden dann von einer Kamera ausgewertet und in ein detailliertes 3D-Oberflächenmodell überführt, das präzise Roboterinteraktionen ermöglicht.
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Die MIT-Forscher stellten GelPalm entsprechende Finger aus einem flexiblen Material mit passiver Nachgiebigkeit und einer ähnlich funktionierenden Sensortechnik, wie sie in der Handinnenfläche zum Einsatz kommt, zur Seite. Hergestellt wurden die Finger im 3D-Druckverfahren. Das System nennen die Wissenschaftler Robotic Modular Endoskeleton Optical (ROMEO). Es verbessert die Geschicklichkeit der Finger und in Kombination mit GelPalm der ganzen Hand.
Besseres Greifen
Den Greifer für Roboter probierten die Wissenschaftler des MIT in unterschiedlichen Experimenten aus. Dabei untersuchten sie, wie gut verschiedene Handflächenkonstruktionen einzelne Objekte umschließen und damit stabil greifen konnten. Dazu pinselten die Forscher unterschiedlich geformte Objekte mit Farbe an und wendeten darauf die vier Handflächentypen starr, strukturell nachgiebig, Gel-nachgiebig sowie ihr dual-nachgiebiges Design an. So konnten sie ermitteln, welche Arten am besten geeignet sind.
"Optisch und durch die Analyse der lackierten Oberflächenkontakte war es deutlich, dass die strukturell-materielle Nachgiebigkeit der Handfläche deutlich mehr Grip bietet als die anderen", sagt Liu. "Es ist eine elegante Art und Weise, die Rolle der Handfläche bei der Erzielung stabiler Griffe zu maximieren."
Einen negativen Aspekt ihres Systems gibt es allerdings: Es sei schwierig, die Sensortechnik in die Handfläche zu integrieren, ohne dass die Hände zu klobig oder übermäßig komplex werden. Auch führt der Einsatz von Kameratechnik dazu, dass die Hände unflexibler sind. Hieran müsse noch weiter gearbeitet werden. Das Wissenschaftsteam geht davon aus, dass in den kommenden Jahren fortschrittlichere Roboterhände entwickelt werden, die weiche und starre Komponenten mit taktilen Eigenschaften verbinden. Das Team schätzt, dass diese Entwicklung in den nächsten zehn bis fünfzehn Jahren abgeschlossen sein wird.
(olb)