Forscher entwickeln Hand, die mit menschenähnlicher Effizienz greifen kann

Biomimetische Maschinen, die in der Lage sind, sich in die natürliche und soziale Umwelt zu integrieren, werden allgegenwärtige Anwendungen finden, von der Erhaltung der biologischen Vielfalt bis zur täglichen Pflege älterer Menschen. Forschern des Italian Institute of Technology (IIT) ist es nun gelungen eine mit 3D-gedruckten Muskeln ausgestattete Roboterhand zu entwickelt, die Objekte mit menschenähnlicher Effizienz greifen kann.

Zahlreiche Muskeln, oder GeometRy-based Actuators that Contract and Elongate (GRACE)-Einheiten, wurden in die hand eingebaut. Diese Einheiten bestehen aus einer gefalteten Membran aus einem einzigen Material und benötigen keine belastungsbegrenzenden Elemente.

Sie können sich nach einem mathematischen Modell kontrahieren und ausdehnen und können in verschiedenen Größenordnungen und mit unterschiedlichen Materialien und mechanischen Eigenschaften realisiert werden, was eine breite Palette naturgetreuer Bewegungen ermöglicht.

Die Forscher sehen künstliche Aktoren mittlerweile so weit entwickelt, dass diese die gleiche Kontraktionsleistung wie biologische Muskeln erbringen können. Trotzdem ist “die Vielseitigkeit und Anmut der Bewegungen” nach wie vor nur schwer nachzuahmen, sagen die Forscher. Hierfür ist die Anordnung der Muskeln im menschlichen Körper noch zu komplex. Doch mit der Entwicklung ihrer GRACEs konnten die Forscher diese Schwierigkeiten umgehen.

Laut den Forschern können die GRACEs durch kostengünstige additive Fertigung hergestellt und sogar direkt in funktionelle Geräte eingebaut werden, wie z. B. eine pneumatische Kunsthand, die in einem Schritt vollständig dreidimensional gedruckt wird. Dies macht das Prototyping und die Herstellung pneumatischer, künstlicher, muskelbasierter Geräte schneller und unkomplizierter.

Für die Herstellung der additiv gefertigten teile nutzten die Forscher einen Formlabs Form 3 3D-Drucker, da dieser auch die Integration von Falten in den Membranen ermöglicht. Getestet wurden die Fähigkeiten des Aktuors mit einem immer schwerer werdenden Gegenstand, der gehoben wird.

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