Supernumerary Robotic Limbs: Der dritte Arm ist ein Roboter

Hier kommt der fehlende dritte Arm: Forscher vom MIT haben zwei Systeme entwickelt, die der Mensch an seinem Körper trägt. Sie unterstützen ihn als Extragliedmaßen bei verschiedenen Tätigkeiten.

Wer kennt das nicht: Zwei Einkaufstaschen in den Händen, und es fehlt die dritte Hand, um den Schlüssel aus der Tasche zu fischen und die Tür zu öffnen. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben die Lösung: Supernumerary Robotic Limbs (SRL), Roboterarme als zusätzliche Gliedmaßen.

Die Forscher um Federico Parietti und Harry Asada vom d'Arbeloff Laboratory for Information Systems and Technology haben zwei SRL-Prototypen gebaut: Das eine System wird auf den Schultern, das andere im Bereich der Lendenwirbelsäule getragen.

Vorteil eines SRLs gegenüber einem Exoskelett sei, dass das SRL flexibler eingesetzt werden könne, erklärten die Entwickler dem US-Wissenschaftsmagazin IEEE Spectrum: Das Exoskelett sei fest mit dem Körper verbunden und unterstütze genau die Bewegung, die der Träger mache. Das SRL hingegen agiere unabhängig und sei deshalb wie ein weiterer Arm.

Roboterarme auf der Schulter

Das Schulter-SRL-System ist dazu gedacht, den Menschen bei Arbeiten zu unterstützen, die über dem Kopf stattfinden. Soll etwas unter der Decke angebracht werden, kann der Mensch das Teil mit den Roboterarmen halten und es mit seinen eigenen Armen befestigen. Einer der Arme - jeder hat fünf Freiheitsgrade - kann aber auch eine Tür öffnen, wenn der Träger beide Hände voll hat.

Gesteuert wird das etwa 4,5 Kilogramm schwere System über drei Inertialsensoren (Inertial Measurement Unit, IMU): Zwei trägt der Mensch an seinen Handgelenken, die dritte sitzt in der Halterung, mit der das SRL an der Schulter befestigt ist. Aus den Daten der IMUs versucht das System vorherzusagen, was der Träger zu tun gedenkt, und darauf zu reagieren. Hebt der Mensch etwa seine Arme, weil er etwas hebt, macht das SRL es ihm nach.

Erweiterung des Körpers

Die Entwickler haben einige Verhaltensweisen definiert und sie auf dem SRL programmiert. "Wenn wir die wichtigsten Verhaltensweisen kombinieren, können wir den Roboter so steuern, dass er sich - aus der Perspektive des Trägers betrachtet - wie eine Erweiterung seines eigenen Körpers verhält", sagt Baldin Llorens-Bonilla.

Das zweite SRL wird am unteren Rücken angebracht. Es kann als zwei Arme, zwei Beine oder als ein Arm und ein Bein eingesetzt werden. Es ist als Unterstützung beim Heben schwerer Gegenstände gedacht. Zudem soll es dem Menschen bei häufigem Bücken oder In-die-Hocke-Gehen helfen.

SRLs für Boeing

Dieses SRL wurde mit Unterstützung und im Auftrag von Boeing entwickelt. Der US-Luft- und Raumfahrtkonzern will damit ältere Arbeiter ausstatten, um diese vor arbeitsbedingten Verletzungen zu schützen.

Die MIT-Forscher haben die beiden SRLs auf der International Conference on Robotics and Automation (Icra) vorgestellt. Die Icra, die von dem Ingenieursverband Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ausgerichtet wird, findet derzeit in Hongkong statt. Sie endet am 7. Juni 2014.