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Künstliche Hand ermöglicht natürliche Bewegungsabläufe

Dienstag, 7. April 2015

Die Ingenieurin Filomena Simone arbeitet als Doktorandin im Team von Stefan Seelecke am Prototyp der künstlichen Hand. /Oliver Dietze

Hannover/Saarbrücken – Eine künstliche Hand mit Muskeln aus sogenanntem Formgedächtnis-Draht haben Ingenieure der Universität des Saarlandes entwickelt. Die Muskelstränge bestehen aus Bündeln haarfeiner Nickel-Titan-Drähte, die anspannen und entspannen können. Das Material selbst hat Sensoreigenschaften, so dass die künstliche Hand äußert präzise Bewegungen ausführen kann. Die neue Technik macht flexible und leichte Roboterhände für die Industrie ebenso möglich wie neuartige Prothesen.

Bislang benötigen künstliche Hände, etwa solche, die in Fertigungsstraßen im Einsatz sind, viel Technik im Hintergrund: Sie sind abhängig von weiteren Gerätschaften wie Elektromotoren oder Druckluft. „Demgegenüber kommen Werkzeuge mit künstlichen Muskeln aus Formgedächtnis-Draht ohne weitere Apparaturen aus, was sie leicht, flexibel und anpassungsfähig macht“, erläutert der Arbeitsgruppenleiter Stefan Seelecke von der Saar-Universität und dem Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik. „Formgedächtnis“ bedeutet dabei, dass der Draht sich an seine Form erinnert und diese wieder annimmt, nachdem er verformt wurde. „Diese Eigenschaft der Nickel-Titan-Legierung beruht auf Phasenumwandlungen: Wird der Draht warm, etwa wenn Strom hindurchfließt, wandelt sich seine Gitterstruktur um, und er zieht sich wie ein Muskel zusammen“, erläutert Seelecke.

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Die Ingenieure haben in ihrer künstlichen Hand die Muskeln durch diese Drähte ersetzt. Mehrere Drahtstränge verbinden die Fingerglieder und übernehmen an der Finger-Vorderseite die Beuge-Muskulatur und an der Rückseite die Streck-Muskulatur. Um schnelle Bewegungen zu ermöglichen, haben die Forscher nach dem Vorbild des menschlichen Muskelaufbaus mehrere der haarfeinen Drähte wie Muskelfasern gebündelt.

„Das Bündel kann sich schnell verkürzen und wieder lang werden und das bei hoher Zugkraft“, erklärt die Ingenieurin Filomena Simone, die als Doktorandin am Prototyp der künstlichen Hand arbeitet. Anders als ein dicker Draht erreiche das Bündel schnelle Kontraktionen, die denen von menschlichen Muskeln gleich kämen. „So wird eine schnelle und fließende Bewegung der Finger möglich“, erläutert sie.

Die Forscher demonstrieren ihren Prototypen auf der Hannover Messe. Greif-Beispiele und die Bewegungsabläufe einzelner Finger sollen das Potenzial der Technologie zeigen. © hil/aerzteblatt.de

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