Forscher haben eine bahnbrechende Roboterhand vorgestellt, die in der Lage ist, auf ihren Fingerspitzen zu laufen, die Finger nach hinten zu beugen und Objekte auf eine Weise zu manipulieren, die für traditionelle, von Menschen inspirierte Designs bisher unmöglich war. Diese Entwicklung, die am 20. Januar in Nature Communications veröffentlicht wurde, stellt die konventionelle Robotik in Frage, indem sie der Funktion Vorrang vor der anatomischen Mimikry einräumt.
Mit der menschlichen Form brechen
Seit Jahren konzentriert sich die Robotik hauptsächlich auf die Nachbildung menschlicher Handbewegungen. Dieser neue Entwurf, der von Aude Billard an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne geleitet wurde, weicht bewusst von diesem Weg ab. Billard erklärt: „Es ermöglicht den Menschen, über den Tellerrand zu schauen und zu überdenken, was es bedeutet, eine Hand oder einen Finger zu haben.“ Der Schlüssel liegt in der Verwendung eines genetischen Algorithmus – eines maschinellen Lernwerkzeugs – zur Simulation und Optimierung von Designs, bei denen Agilität und Anpassungsfähigkeit im Vordergrund stehen.
Wie es funktioniert: Genetische Algorithmen und optimiertes Design
Das Team nutzte einen genetischen Algorithmus, um unzählige Designvarianten zu testen und zu simulieren, wie sich verschiedene Robotermerkmale in realen Szenarien verhalten würden. Dieser Prozess führte zu Bauplänen für Hände mit fünf und sechs Fingern, die in der Lage waren, Gegenstände zu krabbeln, zu greifen und zu tragen. Die resultierenden Entwürfe wurden dann physisch konstruiert und getestet.
Unkonventionelle Fähigkeiten
Die Roboterhand greift nicht nur; es passt sich an. Im Gegensatz zu menschlichen Händen lassen sich seine Finger leicht nach hinten beugen, sodass er Gegenstände von beiden Seiten an seine Handfläche halten kann. Dies ermöglicht Aufgaben wie das Abschrauben eines Flaschenverschlusses bei gleichzeitiger Stabilisierung des Behälters – etwas, mit dem eine menschliche Hand Schwierigkeiten hätte.
Auf Fingern gehen: Eine neue Ebene der Mobilität
Am überraschendsten ist vielleicht, dass sich die Roboterhand von ihrem mechanischen Arm lösen und auf vier oder fünf Fingern laufen kann, wobei sie die restlichen Finger zum Greifen und Tragen von Gegenständen nutzt. Bei Demonstrationen huschte die Hand über eine Oberfläche, nahm mit einem Finger einen Holzblock auf und legte ihn wieder auf den Arm. Durch diese Fähigkeit eignet es sich hervorragend zum Navigieren in engen Räumen und zum Auffinden von Objekten, die von menschlichen Händen nicht erreicht werden können.
Implikationen für die Zukunft der Robotik
Matei Ciocarlie, ein Maschinenbauingenieur an der Columbia University, der nicht an der Studie beteiligt war, nennt es ** „ein schönes Beispiel dafür, was man erreichen kann, wenn man sich dem Roboterdesign nähert, ohne sich durch alle Zwänge des menschlichen Faktors belasten zu lassen.“ Diese Forschung legt nahe, dass die Zukunft der Robotik möglicherweise nicht in perfekter Nachahmung liegt, sondern darin, neu darüber nachzudenken, was eine Hand sein kann. Die Möglichkeit, sich von herkömmlichen Designbeschränkungen zu lösen, eröffnet Möglichkeiten für Roboter, die in extremen Umgebungen arbeiten, heikle Aufgaben ausführen oder auf völlig neue Weise mit Menschen zusammenarbeiten.
Dieser innovative Ansatz verspricht, den Anwendungsbereich von Roboteranwendungen zu erweitern und über die Replikation hinaus zu echten funktionalen Innovationen zu gelangen.
