Exohand: Roboterhand mit Kraft und Gefühl

Futuristisch sieht der Handschuh aus, den sich ein Mitarbeiter des Esslinger Unternehmens Festo über die Hand streift: Auf den Fingern sitzen metallene Glieder, Schläuche sind daran befestigt. Exohand heißt die Entwicklung, die Festo auf der Hannover Messe (Halle 15, Stand D07) vorstellt.

Die Exohand sei vielseitig einsetzbar, erklärt Elias Maria Knubben im Gespräch mit Golem.de. In erster Linie ist sie als Assistenzsystem für den Menschen gedacht: Über die Metallglieder und pneumatische Aktoren wird der Griff verstärkt, was dem Menschen mehr Kraft und Ausdauer verleiht.

Beitrag zur Arbeitssicherheit

Anwendungen gebe es beispielsweise im industriellen Umfeld, sagt Knubben. Bei Tätigkeiten, die stetig sich wiederholende Handgriffe verlangten, könne die Exohand den Menschen unterstützen. Bei solchen Arbeiten bestehe vor allem bei älteren Menschen die Gefahr einer Sehnenscheidenentzündung. Dem könne die Exohand vorbeugen.

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Der Nutzer kann die Bewegungen seiner Exohand auf eine zweite übertragen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)

Auf der Messe demonstriert Festo eine zweite Anwendung: die Fernmanipulation. Der Aufbau beinhaltet zwei Exohände. In der einen steckt die menschliche Hand, in der anderen eine Hand aus Silikon. Ein 3D-Sensor erfasst Position und Ausrichtung der menschlichen Hand - jede Bewegung des Menschen wird auf die Roboterhand übertragen. Auf einem Bildschirm sieht der Festo-Mitarbeiter die Roboterhand sowie verschiedene Gegenstände. Er kann nun mit seiner Exohand die Zweite steuern.

Mensch fühlt, was Roboter anfasst

Das System verfügt über eine Kraftrückkopplung oder Force Feedback. Fasst die Roboterhand den Gegenstand - einen Stern oder einen Dodekaeder -, wird der Eindruck auf die andere Exohand übertragen. Deren Träger bekommt also das Gefühl, als halte er selbst den Dodekaeder in der Hand, was die Interaktion mit diesem Gegenstand vereinfacht. Auf diese Weise kann ein Mensch mit gefährlichen Stoffen hantieren, ohne mit ihnen in Kontakt zu kommen.

Das System müsse aber nicht mit einer Roboterhand gekoppelt sein, erzählt Knubben. Mit der Exohand könne ein Nutzer auch virtuelle Gegenstände manipulieren und habe das Gefühl, diese tatsächlich in der Hand zu halten. Eine Anwendung im Spielebereich wäre möglich.

Einsatz in der Rehabilitation

Schließlich kann die Exohand noch in der Medizin eingesetzt werden, bei der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten. Dazu setzt der Patient eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Computer-Interface, BCI) ein. Das BCI erfasst die Gehirnströme am Motorcortex, die eine Bewegung der Hand initiieren, und sendet den Impuls an die Exohand, die diese Bewegung durchführt.

Auf diese Weise würden die durch den Schlaganfall beschädigten Verbindungen zwischen Gehirn und Hand wieder trainiert, erklärt Knubben. Ziel sei, dass ein Patient mit der Zeit seine Hand wieder selbst bewegen könne. Um das System zu testen, arbeitet Festo mit dem Centre for Integrative Neuroscience der Universitätsklinik Tübingen zusammen.