Roboter mit Fingerspitzengefühl: Diese neue Sensorhand meistert alle 33 menschlichen Greifarten
Ein internationales Team von Forscher:innen hat eine Roboterhand entwickelt, die eine seit Langem bestehende Hürde der Robotik überwindet: das Fehlen eines feinfühligen, menschenähnlichen Tastsinns. Die „F-TAC Hand“ genannte Entwicklung wurde jetzt im renommierten Fachjournal Nature Machine Intelligence vorgestellt und demonstriert, wie entscheidend eine reichhaltige taktile Wahrnehmung für die Interaktion mit der realen Welt ist. Hinter dem Projekt stehen Wissenschaftler:innen der Queen Mary University of London aus dem Vereinigten Königreich sowie des Beijing Institute for General Artificial Intelligence und der Universität von Peking aus China.
Die zentrale Herausforderung bisheriger Roboterhände war ihre relative Ungeschicklichkeit in unvorhersehbaren Situationen. Trotz hoch entwickelter Mechanik fehlte ihnen das direkte Feedback, um auf subtile Berührungen oder Verschiebungen eines Objekts adäquat zu reagieren. Die F-TAC Hand adressiert dieses Problem mit einer beispiellosen Sensordichte.
Ein Tastsinn aus Kameras und KI
Die Innovation liegt in der vollständigen sensorischen Abdeckung. Ganze 70 Prozent der Handinnenfläche sind mit hochauflösenden, sichtbasierten Sensoren ausgestattet. Stellt euch das so vor: Im Inneren der Finger und der Handfläche erfassen winzige Kameras die Verformung einer flexiblen Elastomerhaut, sobald diese ein Objekt berührt.
Ein neuronales Netzwerk analysiert diese Kamerabilder in Echtzeit und rekonstruiert daraus eine präzise 3D-Geometrie der Kontaktfläche. Mit einer räumlichen Auflösung von 0,1 Millimetern und einer Dichte von 10.000 taktilen Messpunkten („Taxels“) pro Quadratzentimeter übertrifft dieses System bisherige kommerzielle Lösungen bei Weitem. Trotz dieser umfassenden Sensorik behält die Hand ihre volle, dem Menschen nachempfundene Beweglichkeit mit 15 Freiheitsgraden bei und kann alle 33 dokumentierten menschlichen Greifarten ausführen.
In der Praxis bewiesen: mehr als nur Simulation
Die Leistungsfähigkeit des Systems wurde nicht nur in der Theorie, sondern in 600 realen Experimenten nachgewiesen. In einer Aufgabe sollte die Hand mehrere Objekte nacheinander greifen und halten. Kam es dabei zu einer unvorhergesehenen Berührung, die eine Kollision mit dem nächsten Objekt zur Folge gehabt hätte, erkannte die Hand die Situation durch ihr taktiles Feedback. Innerhalb von nur 100 Millisekunden passte sie ihre Strategie an und wählte einen alternativen, sicheren Griff.
Systeme ohne dieses Feedback scheitern in solchen Fällen unweigerlich. „Die massive räumliche Auflösung in Kombination mit der enormen Abdeckung ist wirklich neuartig und war bisher nicht möglich“, kommentiert Professor Kaspar Althoefer von der Queen Mary University of London gegenüber dem Magazin Techxplore. Diese Fähigkeit zur dynamischen Anpassung ist der entscheidende Schritt von einer reinen Greifmaschine zu einem intelligenten Manipulationswerkzeug.
Potenziale und kritische Perspektiven
Die potenziellen Anwendungsfelder sind vielfältig. Sie reichen von der flexiblen Fertigung in der Industrie 4.0 über den Einsatz in der Telemedizin bis hin zu einer neuen Generation von Prothesen und Assistenzrobotern, die sicher im menschlichen Alltag agieren können. Die F-TAC Hand liefert den empirischen Beweis, dass hoch entwickelte „verkörperte KI“ (Embodied AI) mehr benötigt als nur Rechenleistung – sie braucht eine präzise physische Wahrnehmung.
Gleichzeitig wirft eine solche Entwicklung auch Fragen auf. Die Komplexität des Systems dürfte die Herstellungskosten vorerst hochhalten und eine breite Anwendung limitieren. Aktuell setzt die Greifplanung zudem noch eine bekannte Objektgeometrie voraus. Für den autonomen Einsatz in völlig neuen Umgebungen müsste die F-TAC Hand also mit ebenso fortschrittlichen 3D-Bilderkennungssystemen gekoppelt werden.
Letztlich bleibt die gesellschaftliche Dimension zu betrachten. Maschinen, die mit menschlicher oder gar übermenschlicher Geschicklichkeit agieren können, werden die Debatte um die Automatisierung manueller Tätigkeiten weiter befeuern. Die technologische Leistung ist unbestreitbar, doch die Integration solcher Fähigkeiten in unsere Arbeits- und Lebenswelt wird eine sorgfältige Gestaltung erfordern.
