Bionic Softhand: Festos bionische Hand greift wie eine menschliche
Die Hand greift nach einem Dodekaeder und beginnt, ihn mit den Fingern zu drehen. So lange, bis das blaue Fünfeck oben liegt. Das geht noch etwas langsam. Doch die Bewegungen sind denen einer menschlichen Hand sehr ähnlich. Die von Festo vorgestellte Bionic Softhand ist schon recht nahe dran am Original.
Die Bionic Softhand hat zwölf Freiheitsgrade und wird pneumatisch angetrieben: Die Finger bestehen aus Bälgen mit zwei Luftkammern, die jeweils mit einem 3D-Gestrick aus elastischen und hochfesten Fäden ummantelt sind. "Wir können sehr genau definieren, an welcher Stelle wie eine Elastizität, eine Nachgiebigkeit haben wollen und wo nicht" , erklärt Elias Knubben, Leiter des Bereiches Research and Innovation bei Festo, im Gespräch mit Golem.de.
Ventile im Handgelenk aktuieren die fünf Finger: Durch Veränderung des Druckniveaus zwischen den Kammern in den Bälgen bewegen sich die Finger. Über den Druck lässt sich zudem steuern, wie fest der Griff ist: Mit wenig Druck ist er eher weich, der Griff behutsam. Mit einem hohen Mitteldruck wird die ganze Struktur auch entsprechend steifer und kann schwerere Lasten tragen oder mehr Kraft aufbringen. Drucksensoren erfassen, wie fest der Griff ist. Positionssensoren auf den Außenseiten erkennen die Ausrichtung.
Gesteuert wird die Hand über eine Elektronik, die im Handrücken untergebracht ist. Man habe die Hand mithilfe von Künstlicher Intelligenz darauf trainiert, selbstständig Aufgabe zu lösen, erzählt Karoline von Häfen, Leiterin des Corporate Bionic Projects bei Festo, im Gespräch mit Golem.de.
Das Training habe mit mehreren digitalen Abbildern der realen Hand in einer in virtueller Umgebung stattgefunden. "Dort können wir mit einem digitalen Zwilling gleichzeitig über Massive Parallel Learning mit mehreren Händen diese Bewegungsstrategie einlernen und kommen so wesentlich schneller zum Ziel" , sagt von Häfen. Es habe keine Vorgaben gegeben. Die Kopien der digitalen Hand hätten gleichzeitig nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum gelernt und sich gegenseitig über ihre Erkenntnisse informiert.
Neben der Hand stellt Festo auf der Hannover Messe (Halle 15, Stand D11) den Bionic Softarm vor, einen Roboterarm mit sechs Freiheitsgraden, der nach dem gleichen Prinzip arbeitet: Er wird ebenfalls pneumatisch über Bälge mit Luftkammern aktuiert. Ein Vorteil dieser Bauweise sei, dass diese leichten und flexiblen Roboter mit Menschen zusammenarbeiten könnten, sagt Knubben. "Es geht auch um die Möglichkeit, mit anderen Verfahren in eine Preiskategorie zu kommen, die deutlich unter 10.000 Euro liegt. Das heißt, wir wollen Alternativen zu den Industrierobotern bieten."
Die Hand ist die Köngsklasse
Arm und Hand wurden im Rahmen des Bionic Learning Networks(öffnet im neuen Fenster) entwickelt. Ziel ist, Verfahren oder Mechanismen aus der Natur für technische Systeme nachzubilden. Jedes Jahr stellt Festo auf der Hannover Messe ein oder mehrere bionische Systeme vor. In diesem Jahr etwa einen Fischroboter . Es gab aber auch schon einen Schmetterling , eine Libelle , Ameisen und ein Känguru zu bestaunen.
Dabei seien Greifmechanismen besonders spannend. "Das ist ein Thema, das uns schon ganz lange beschäftigt" , sagt von Häfen. Ein Greifer etwa ahmte einen Elefantenrüssel nach , ein anderer den Tentakel eines Oktopus . Den 2015 vorgestellten Flex Shape Gripper bietet Festo inzwischen als Produkt an.
Die menschliche Hand ist eines der Meisterwerke der Evolution – "die Königsklasse" , sagt von Häfen. So ganz kommt die Festo-Hand noch nicht an das Original heran. Das zeigt sich an einem Exponat, bei dem der Messebesucher seine Hand vor eine Kamera hält und die Softhand deren Bewegungen nachahmt. Auf Anhieb bekommt diese die Pommesgabel(öffnet im neuen Fenster) nicht hin, die Finger blockieren sich gegenseitig. Erst nachdem der Autor zunächst alle Finger ausgestreckt und dann erneut die mittleren beiden abgeknickt und den Daumen davorgelegt hat, schafft auch die Roboterhand die Geste.