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Künstliche Muskeln: Drähte mit Formgedächtnis bewegen Roboterhand

Warum etwas neu erfinden, was sich seit Jahrmillionen bewährt hat? Forscher aus Saarbrücken haben eine Roboterhand gebaut, die funktioniert wie eine menschliche. Drähte mit Formgedächtnis machen das möglich.

Artikel veröffentlicht am ,
Künstliche Hand: Finger zeigen schnelle und fließende Bewegungen.
Künstliche Hand: Finger zeigen schnelle und fließende Bewegungen. (Bild: Oliver Dietze)

Drähte statt Muskeln: Forscher von der Universität des Saarlandes in Saarbrücken haben eine Roboterhand entwickelt, die in Aufbau und Funktionsweise der menschlichen Hand nachempfunden ist. Die Muskeln, die die künstliche Hand bewegen, sind Drähte mit einem Formgedächtnis.

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Der Aufbau der bionischen Hand ist dem natürlichen Vorbild nachempfunden: Die Finger haben auch an der Vorderseite Muskeln, die den Finger krümmen. Ein Strecker auf der Rückseite macht den Finger wieder gerade. Die Aktoren sind Nickel-Titan-Drähte, die unter dem Einfluss von Wärme kontrahieren wie ein Muskel. Kühlt der Draht ab, nimmt er wieder seine ursprüngliche Form an.

Draht verkürzt durch Wärme

Um die Drähte zu erwärmen, wird eine elektrische Spannung angelegt. Durch die Wärme wandelt sich seine Gitterstruktur der Nickel-Titan-Legierung und er zieht sich zusammen. Damit die künstlichen Muskeln schnell reagieren, sich also erwärmen und auch schnell wieder abkühlen, bestehen sie nicht aus einem einzigen Draht, sondern aus Bündeln mehrerer, sehr dünner Drähte: Das Bündel kontrahiere schneller als ein einziger Draht, erklären die Forscher. Durch die größere Oberfläche gäben sie mehr Wärme ab und kühlten schneller ab. "So wird eine schnelle und fließende Bewegung der Finger möglich", sagt Filomena Simone.

Ein großer Vorteil der künstlichen Muskeln ist die Einfachheit: Sie benötigen keine Motoren oder andere Einrichtungen. Dadurch seien sie leicht, klein und flexibel einsetzbar, sagt Stefan Seelecke, Leiter der Forschungsgruppe, die die Hand entwickelt hat. "Sie arbeiten geräuschlos und sind vergleichsweise günstig herzustellen. Und diese Drähte haben die höchste Energiedichte aller bekannten Antriebsmechanismen; sie können also auf kleinem Raum kraftvolle Bewegungen ausführen."

Aktoren sind auch Sensoren

Zudem komme die Roboterhand ohne Sensoren aus: "Das Material der Drähte selbst hat Sensoreigenschaften. Die Steuerungseinheit erkennt anhand der Messdaten des elektrischen Widerstandes zu jeder Zeit die genaue Position der Drähte", sagt Seelecke. Dadurch könnten Hand und Finger präzise bewegt werden.

Die Saarbrücker Forscher stellen einen Prototyp im kommenden Monat auf der Hannover Messe vor. Vor einigen Jahren präsentierte die Universität eine Roboterhand in Hannover, die ebenfalls von künstlichen Sehnen angetrieben wurde, diese bestanden aus Polymerschnüren. Allerdings benötigte diese Hand Motoren: Sie verdrillten die Schnüre, um die Sehnen zu kontrahieren und die Finger zu bewegen.



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justathought 26. Mär 2015

1999 habe ich in einer SchulAG (12. Jahrgang) (!) das bereits implementiert... Die ersten...

wlorenz65 26. Mär 2015

Dass diese künstliche Hand eine Kraft *AUSÜBEN* kann, ist schon klar. Da diese Fasern...

Prinzeumel 26. Mär 2015

Fast richtig...auf jeden fall besser als golems text. ;) Wikipedia sagt: (Muskeln Die...

johnsonmonsen 26. Mär 2015

Hallo Moe479, Das ist etwas ganz Anderes. Das Verhalten von Formgedächtnislegierungen hat...

johnsonmonsen 25. Mär 2015

Hallo zusammen, ich frage mich, wie es möglich wird, eine feine Abstufung der Bewegungen...


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