University of Cambridge entwickelt Roboterdaumen zur Verbesserung des Greifens
Forscher der University of Cambridge haben einen Roboterdaumen entwickelt, der die Fähigkeit des Menschen zum Greifen verbessern kann. Der innovative Daumen ermöglicht es dem Träger, größere und komplexere Gegenstände zu halten und Aufgaben mit nur einer Hand auszuführen, die zuvor zwei Hände erforderten.
In der Studie „Evaluating initial usability of a hand augmentation device across a large and diverse sample“ beschreiben die Forscher den Roboterdaumen, der an der menschlichen Hand befestigt wird und sich neben dem kleinen Finger befindet. Um den künstlichen Daumen herzustellen, nutzten die Wissenschaftler einen 3D-Drucker, um verschiedene gedruckte Komponenten zu fertigen. Der Daumen wird elektromotorisch mithilfe eines Seilzugs bewegt und besitzt drei flexible Gelenke.
Die Steuerung des zusätzlichen Daumens erfordert etwas Geschick: Der Daumen wird über die Bewegungen der linken und rechten Zehen des Trägers gesteuert. Hierfür haben die Forscher unter jeder Zehe einen Drucksensor angebracht. Durch das Ausüben von Druck mit dem rechten großen Zeh wird der Daumen über die gesamte Hand hinweg angezogen. Durch das Ausüben von Druck mit dem linken Zeh wird der Daumen zurück zu den Fingern bewegt. Die Bewegung des Daumens kann präzise gesteuert werden, indem der Druck entsprechend variiert wird. Sobald der Druck nachlässt, kehrt der Daumen automatisch in seine ursprüngliche Position zurück.
Um die Funktionalität und Usability des Roboterdaumens zu testen, haben die Forscher ihn innerhalb eines Zeitraums von fünf Tagen an insgesamt 596 Probanden im Alter von 3 bis 96 Jahren getestet. Für Kinder wurde eine verkleinerte Version entwickelt, die speziell an ihre Hände angepasst war. Lediglich bei vier Testpersonen war es nicht möglich, den Daumen zu bedienen. Dies lag zum Beispiel daran, dass er sich nicht sicher an der Hand befestigen ließ oder dass die Drucksensoren bei leichtgewichtigen Kindern nicht ausreichend reagierten und daher für sie ungeeignet waren.
Den Probanden wurde etwa eine Minute Zeit gegeben, um sich mit dem Roboterdaumen an ihrer rechten Hand vertraut zu machen. Währenddessen erläuterten die Forscher den Teilnehmern, welche Aufgaben sie mithilfe des künstlichen Daumens ausführen sollten. Bei der ersten Aufgabe ging es darum, innerhalb von 60 Sekunden möglichst viele Stifte von einem Steckbrett in einen Korb zu transportieren. 333 von insgesamt 596 Teilnehmern waren erfolgreich darin. In einer weiteren Aufgabe wurden die Teilnehmer gebeten, den Roboterdaumen gemeinsam mit ihrer Hand zu verwenden, um verschiedene Schaumstoffobjekte zu manipulieren. Innerhalb von 60 Sekunden sollten sie so viele Objekte wie möglich in einen Korb legen. 246 Teilnehmer waren erfolgreich dabei.
Die Untersuchung ergab, dass es unter den Teilnehmern unterschiedliche Fähigkeitsniveaus gab, wobei das Geschlecht und die Händigkeit keinen Einfluss darauf hatten. Zudem zeigte sich, dass weder eine ausgeprägte handwerkliche Begabung noch das Spielen eines Musikinstruments einen signifikanten Einfluss auf die Bedienung des Roboterdaumens hatten.
Die Entwicklung des Roboterdaumens stellt einen bedeutenden Fortschritt für die Robotik und die Mensch-Maschine-Interaktion dar. Durch die Verbesserung der Greiffähigkeit des Menschen eröffnen sich neue Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen, wie zum Beispiel in der Industrie, im Gesundheitswesen oder auch im Alltag für Menschen mit eingeschränkter Handfunktion. Die Forscher der University of Cambridge sind zuversichtlich, dass dieser technologische Durchbruch in Zukunft noch weiterentwickelt und verbessert werden kann.
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