Handschlag zwischen Mensch und Technik

Künstliche Hand mit neuartiger Antriebstechnik aus dem Forschungszentrum Karlsruhe

Wissenschaftler am Forschungszentrum haben erstmals eine künstliche Hand entwickelt, die aufgrund ihrer neuartigen Antriebstechnik leicht, flexibel und hoch beweglich ist und sich zudem beim Berühren natürlich anfühlt. Erreicht wird dies durch den Einsatz flexiblerMikro-Fluidaktoren. Die künstliche Hand kann deshalb viele Bewegungsmuster ausführen, die dem natürlichen Vorbild sehr nahe kommen. Ihre Anwendungsgebiete liegen sowohl im Bereich der Robotik als auch in der Medizintechnik.

In der Automatisierungstechnik sind mit Flüssigkeit oder Gas angetriebene Aktoren als Antriebselemente von elementarer Bedeutung; sie werden im Maschinenbau, bei Transportsystemen und in der Schwerindustrie eingesetzt. Mit den im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten flexiblen Mikro-Fluidaktoren können nun neue Anwendungsfelder vor allem in der Robotik erschlossen werden. Das Ergebnis der neuesten Entwicklungen ist eine künstliche Hand, die eine sehr hohe Beweglichkeit und Dynamik besitzt. Die Bewegungsmöglichkeiten sind der menschlichen Hand nachempfunden und wirken sehr natürlich.
Die neuen Mikro-Fluidaktoren, die von der Forschergruppe um Stefan Schulz vom Institut für Angewandte Informatik entwickelt wurden, lassen die künstliche Hand weniger mechanisch wirken und vermitteln durch die Flexibilität das gewohnte weiche und elastische Berührungsgefühl. Die Fluidaktoren selbst bestehen aus kleinen Kammern, die ihre Größe ändern, wenn eine Flüssigkeit oder ein Gas hinein- oder herausgepumpt wird.
Da die Fluidaktoren sehr klein sind, konnten sie vollständig in jeden Finger der künstlichen Hand integriert werden, wodurch ein individuelles Anschmiegen und sicheres Greifen von unterschiedlichsten Gegenständen erreicht wird. Die Konstrukteure haben eine Hand entwickelt, die nicht nur sehr leicht, robust und preiswert ist, auch der Aufwand für die Steuerung ließ sich durch den elastischen und damit sich weitgehend selbständig anpassenden Greifmechanismus stark reduzieren.
Die künstliche Hand soll Teil eines Service-Roboters werden, der älteren und behinderten Menschen bei der Bewältigung des Alltags eine Hilfe bietet. An einen Rollstuhl montiert, kann sie einfache Dienste, wie das Öffnen einer Tür oder das Halten eines Glases, für den Behinderten ausführen. Durch die Verwendung weicher Materialien bis hin zum Antrieb selbst besteht auch beim direkten Kontakt mit Menschen im Gegensatz zu anderen Roboterhänden praktisch keine Verletzungsgefahr mehr.
Derzeit prüfen die Entwickler, inwieweit sich die gleichen Antriebe auch in einer Handprothese einsetzen lassen. Hier kämen die Vorteile der Neuentwicklung umfassend zum Tragen: Im Vergleich zu herkömmlichen Modellen wäre die fluidaktorische Prothese leichter, beweglicher und anschmiegsamer. Damit wäre sie ihrem natürlichen Vorbild schon sehr ähnlich.
Sabine Fodi, 08. November 2000

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