Es gibt verschiedene Erklärungen, warum sich die menschliche Hand so entwickelt hat. Einige Forscher verknüpfen unsere Daumen mit dem Bedürfnis unserer Vorfahren, Gegenstände auf Feinde zu werfen oder sie zu schlagen, während andere sagen, dass ein einzigartiger Gen-Enhancer (eine Gruppe von Proteinen in der DNA, die bestimmte Gene aktivieren) zu unserer Anatomie geführt hat. Die meisten sind sich jedoch einig, dass Bipedalismus, ein vergrößertes Gehirn und die Notwendigkeit, Werkzeuge zu verwenden, den Ausschlag gegeben haben.
Doch ein Forscherteam am Massachusetts Institute of Technology ist so geschickt, wie uns unsere Hände machen, und glaubt, wir könnten es besser machen. Harry Asada, Professor für Ingenieurwissenschaften, hat einen am Handgelenk getragenen Roboter entwickelt, mit dem eine Person eine Banane schälen oder eine Flasche mit einer Hand öffnen kann.
Zusammen mit der Doktorandin Faye Wu baute Asada ein Paar Roboterfinger, die die eigenen fünf Ziffern einer Person verfolgen, imitieren und unterstützen. Die zwei zusätzlichen Fortsätze, die wie langgestreckte Zeigefinger aus Kunststoff aussehen, werden an einer Handgelenksmanschette befestigt und erstrecken sich neben dem Daumen und dem kleinen Finger. Das Gerät ist mit einem sensorgeladenen Handschuh verbunden, der misst, wie sich die Finger einer Person verbiegen und bewegen. Ein Algorithmus zerkleinert diese Bewegungsdaten und übersetzt sie in Aktionen für jeden Roboterfinger.
Der Roboter lernt, wie sich unsere eigenen fünf Ziffern bewegen. Ein Steuersignal vom Gehirn aktiviert Muskelgruppen in der Hand. Diese Synergie, erklärt Wu in einer Videodemonstration, ist viel effizienter als das Senden von Signalen an einzelne Muskeln.
Um zu bestimmen, wie sich die zusätzlichen Finger bewegen würden, befestigte Wu das Gerät an ihrem Handgelenk und fing an, Objekte im gesamten Labor zu greifen. Bei jedem Test positionierte sie die Roboterfinger manuell auf eine Weise auf einem Objekt, die am hilfreichsten war - zum Beispiel indem sie eine Getränkeflasche festhielt, während sie mit ihrer Hand den Deckel aufdrehte. In jedem Fall zeichnete sie sowohl die Winkel ihrer eigenen Finger als auch die ihres Roboters auf.
Wu verwendete diese Daten, um einen Satz von Griffmustern für den Roboter und einen Steueralgorithmus zu erstellen, der die richtige Unterstützung basierend auf einer gegebenen Handposition bieten würde.
Während der Roboter, der nur ein Prototyp ist, seine Position ändern kann, kann er noch nicht die Kraft oder Griffkraft einer menschlichen Hand nachahmen. "Es gibt andere Dinge, die einen guten, stabilen Griff ergeben", sagte Wu zu MIT News . „Bei einem Objekt, das klein aussieht, aber schwer oder rutschig ist, wäre die Haltung gleich, aber die Kraft wäre unterschiedlich. Wie würde es sich darauf einstellen?“ Das Team diskutiert nicht, wie es messen und messen soll Kraft noch übersetzen.
Maschinelles Lernen oder die Fähigkeit eines Computers, seine Prozesse basierend auf Daten anzupassen, könnten es dem System ermöglichen, sich an die Vorlieben eines bestimmten Benutzers anzupassen. Wu sagt, sie könnte eine Bibliothek von Gesten in den Roboter vorprogrammieren. Wenn jemand es benutzt, synchronisiert sich der Roboter damit, wie eine Person Objekte ergreift - nicht jeder schält eine Orange auf die gleiche Weise, oder? - und wirft Grifftypen ab, die nicht häufig verwendet werden.
Asada sagt auch, dass das Gerät, jetzt eher sperrig, irgendwann faltbar und ein Drittel seiner aktuellen Größe gemacht werden könnte. Er stellt sich eine Uhr mit Roboterziffern vor, die bei Bedarf angezeigt und zurückgezogen werden.
Während Asada und Wu den Nutzen ihres Roboters für Menschen mit Behinderungen sehen, ist er auch Teil einer größeren Roboterbewegung, die leistungsfähige Benutzer mit übermenschlichen Eigenschaften ausstatten möchte. Ein anderes MIT-System funktioniert zum Beispiel nach dem gleichen Prinzip wie Wus Roboter, fügt jedoch anstelle der Finger zusätzliche Arme hinzu, sodass der Träger die Türen mit vollen Händen öffnen oder einen Gegenstand beim Hämmern ruhig halten kann.
In den meisten Fällen geht es bei diesen tragbaren Robotern darum, die Kraft zu steigern. Der TitanArm, der von Studenten der University of Pennsylvania entwickelt wurde, ermöglicht es dem Träger, zusätzliche 40 Pfund zu heben. Anspruchsvollere Setups beinhalten vollständige Exoskelette, die dem Iron Man immer näher kommen. Zum Beispiel hat Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering, ein südkoreanisches Unternehmen, Werftarbeiter mit Anzügen ausgestattet, mit denen sie mit relativ geringem Aufwand Metall- und Holzplatten heben können.
Allen diesen Ansätzen ist gemeinsam, wie einfach sie anzuwenden sind. Benutzer müssen sich nicht mit Steuerungsschemata für die Manipulation ihrer Roboteranhänge auseinandersetzen, sondern müssen sich stattdessen auf einen animatronischen Spotter verlassen, der sie auf ihrem Weg unterstützt.
