Robotik
Künstliche Hand aus Kaffeepulver

Die Nachbildung der menschlichen Hand stellt Robotertechniker immer noch vor große Herausforderungen. Jetzt haben Wissenschaftler der Universität Chicago einen höchst wirksamen Greifer aus ungewöhnlichen Materialien entwickelt: Gummi und Kaffeepulver.
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HEIDELBERG. Die menschliche Hand und ihre Fähigkeiten nachzubauen, ist nach wie vor die größte Herausforderung der Robotik. Auch zerbrechliche Gegenstände ergreifen wir, ohne darüber nachdenken zu müssen, obwohl an diesem Vorgang Dutzende Sensoren, Antriebe und Gelenke beteiligt sind.

Wissenschaftler um Eric Brown von der Universität Chicago sind nun auf dem Weg zum universellen Robotergreifer ein gutes Stück vorangekommen. Sie verzichten ganz auf mechanische Teile und machen sich stattdessen die besonderen Eigenschaften körniger Materie zunutze.

Ihr etwas über vier Zentimeter großer Greifer besteht aus einem mit gemahlenem Kaffee gefüllten Gummisäckchen an einem Roboterarm. Senkt der Arm diese Konstruktion auf ein starres Objekt, passt sich das Material im Beutel leicht jeder Form an.

Doch diese Beweglichkeit täuscht – selbst im lose gestapelten Zustand verkeilen sich die Körner solcher Lockermassen ineinander und hindern sich gegenseitig an der Bewegung, wie die überraschend steilen Hänge von Dünen demonstrieren. Tatsächlich bedarf es nur eines vergleichsweise kleinen äußeren Anstoßes, damit nichts mehr geht.

Nachdem der Gummibeutel samt Granulat sich an das zu greifende Objekt angeschmiegt hat, reduzieren Brown und Kollegen den Druck in seinem Inneren auf etwa ein Viertel des Atmosphärendrucks. Dadurch verkanten sich die Teilchen und härten in der neuen Form quasi aus. Außerdem schrumpft die Lockermasse dabei geringfügig, so dass der zuvor locker anliegende Greifer das Objekt nun fest umschließt und es anheben kann.

Im Test ergriff der Greifer zuverlässig Testformen vom Würfel bis zur Spirale und dazu eine ganze Reihe weiterer Objekte. Wie die Forscher bei weiterführenden Experimenten feststellten, trägt noch ein weiterer Mechanismus zur Haltekraft bei – die Gummimembran schließt auf glatten Oberflächen luftdicht ab, so dass sich der Greifer zusätzlich festsaugt. Dank seiner einfachen und robusten Konstruktion kann diese Roboterhand sogar unter Wasser operieren, schreiben die Autoren.

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