In einem bedeutenden Fortschritt für die Robotik haben Forschende des Computational Robot Design & Fabrication (CREATE) Lab der EPFL eine Roboterhand entwickelt, die Objekte mit bemerkenswert menschlichen Bewegungen greifen kann – Bewegungen, die spontan aus dem Design entstehen und nicht aus komplexer Programmierung.
Die ADAPT-Hand (Adaptive Dexterous Anthropomorphic Programmable sTiffness) nutzt eine gezielte Verteilung nachgiebiger Materialien – hauptsächlich Silikonstreifen, die um eine mechanische Struktur gewickelt sind, sowie federbelastete Gelenke – um sogenannte „selbstorganisierte“ Greifbewegungen zu erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Roboterhänden, die präzise Informationen über die Position und Eigenschaften eines Objekts benötigen, kann die ADAPT-Hand mit minimalem Input auf verschiedene Objekte reagieren.
„Als Menschen benötigen wir kaum externe Informationen, um ein Objekt zu greifen. Wir glauben, das liegt an den nachgiebigen, also weichen Interaktionen an der Schnittstelle zwischen Objekt und menschlicher Hand“, erklärt Kai Junge, Doktorand im Team von Professorin Josie Hughes am CREATE Lab.
Das Design der Hand ist äußerst effizient: Nur 12 Motoren im Handgelenk steuern 20 Gelenke. Die restliche mechanische Kontrolle erfolgt über Federn, deren Steifigkeit angepasst werden kann, sowie über die Silikon-‚Haut‘, die hinzugefügt oder entfernt werden kann. In Tests griff die ADAPT-Hand erfolgreich 24 verschiedene Objekte mit einer Erfolgsquote von 93 % und ahmte dabei menschliche Greifbewegungen mit einer Ähnlichkeit von 68 % nach.
Besonders bemerkenswert ist die Einfachheit der Programmierung: Die Hand bewegt sich über lediglich vier allgemeine Wegpunkte, um ein Objekt anzuheben. Weitere Anpassungen erfolgen automatisch und ohne zusätzliche Programmierung – ein Ansatz, den Robotik-Fachleute als „Open-Loop“-Steuerung bezeichnen. Dadurch kann die Hand ihre Greifbewegung an Objekte unterschiedlichster Form – vom einzelnen Bolzen bis zur Banane – anpassen, ohne umprogrammiert werden zu müssen.
Das EPFL-Team baut nun auf dieser Grundlage auf und integriert Elemente der Closed-Loop-Steuerung, darunter Drucksensoren in der Silikonhaut und künstliche Intelligenz. Dieser Ansatz könnte dazu führen, dass Roboter die Anpassungsfähigkeit nachgiebiger Materialien mit präziser Steuerung kombinieren – und so die Interaktion von Robotern mit unvorhersehbaren Umgebungen oder für Menschen konzipierten Räumen revolutionieren.