Innovativer Roboterdaumen: Ein sechster Finger für mehr Geschicklichkeit und Effizienz

Ein Forschungsteam der University of Cambridge hat einen Roboterdaumen entwickelt, der die Greiffähigkeit der menschlichen Hand verbessern soll. Diese Innovation, die in der Studie „Evaluating initial usability of a hand augmentation device across a large and diverse sample“ beschrieben wird und in Science Robotics erschienen ist, ermöglicht es, größere und komplexere Objekte zu greifen und Aufgaben mit einer Hand durchzuführen, die bisher zwei Hände erforderten.

Laut heise online schnallen die Forscher den Roboterdaumen an die menschliche Hand neben dem kleinen Finger. Sie stellen ihn aus 3D-gedruckten Teilen her und bewegen ihn elektromotorisch über einen Seilzug. Der Daumen besitzt drei bewegliche Gelenke.

Steuerung über die Zehen

Die Forscher steuern den Roboterdaumen über Drucksensoren, die sie unter den linken und rechten Zehen des Nutzers anbringen. Übt der Nutzer Druck mit dem rechten großen Zeh aus, bewegt sich der Daumen quer über die Hand. Druck mit dem linken Zeh zieht den Daumen nach oben zurück zu den Fingern. Die Bewegung des Daumens lässt sich proportional zur Druckstärke genau steuern.

Die Forscher testeten den Roboterdaumen an 596 Probanden im Alter von 3 bis 96 Jahren über einen Zeitraum von fünf Tagen. Kinder nutzten eine kleinere, an ihre Hände angepasste Version. Vier Probanden konnten den Daumen nicht ansteuern, da entweder die Befestigung unsicher war oder die Sensoren bei leichten Kindern nicht funktionierten.

Effizienztests

Während des Tests hatten die Probanden eine Minute Zeit, sich mit dem Roboterdaumen vertraut zu machen. Anschließend sollten sie in 60 Sekunden so viele Stifte wie möglich von einem Steckbrett in einen Korb befördern. Diese Aufgabe gelang 333 Probanden. In einer zweiten Aufgabe manipulierten sie verschieden geformte Schaumstoffobjekte mit Hilfe des Roboterdaumens und legten sie in einen Korb, was 246 Teilnehmer schafften.

Die Forscher stellten fest, dass das Geschlecht und die Händigkeit keinen Einfluss auf die Bedienung hatten. Auch spezielle handwerkliche Fähigkeiten oder das Spielen eines Musikinstruments wirkten sich nicht signifikant aus. Ältere Erwachsene hatten jedoch aufgrund des sensomotorischen und kognitiven Leistungsabfalls mehr Schwierigkeiten, den Daumen zu nutzen.

Herausforderungen bei Kindern

Besonders jüngere Kinder hatten Schwierigkeiten, den Roboterdaumen zu bedienen. Sechs von 13 Teilnehmern, die die Aufgaben nicht lösen konnten, waren unter 10 Jahre alt. Auch ältere Kinder zeigten vermehrt Probleme in der Anwendung.

Die Wissenschaftler betonen, dass verschiedene Faktoren wie Alter, Gewicht, Lebensstil, körperliche Beeinträchtigungen, kultureller Hintergrund und Technologieoffenheit die Nutzung des Roboterdaumens beeinflussen. Um genauere Schlüsse zu ziehen, planen sie eine größer angelegte Studie.

Was du dir merken solltest:

• Ein Forschungsteam der University of Cambridge hat einen künstlichen Daumen entwickelt, der die Greiffähigkeit der menschlichen Hand verbessert und komplexe Aufgaben ermöglicht, die bisher zwei Hände erforderten.
• Der Daumen, gesteuert über Drucksensoren unter den Zehen, wurde an 596 Probanden getestet, wobei Alter und sensorische Fähigkeiten die Bedienbarkeit beeinflussten.
• Trotz einiger Herausforderungen, insbesondere bei jüngeren Kindern, planen die Forscher eine weitergehende Studie, um die Faktoren, die die Nutzung beeinflussen, genauer zu untersuchen.

Bild: © Dani Clode Design & The Plasticity Lab