Dieser Robotergreifer ist unglaublich sanft und beeindruckend stark

Das Greiferdesign findet ein Gleichgewicht zwischen „Stärke, Präzision und Sanftheit“.

Von Andrew Paul | Veröffentlicht am 15. August 2023, 14:00 Uhr EDT

Die japanische Kunst des Papierschneidens und -faltens, bekannt als Kirigami, hat eine Fülle von Inspirationen für geniale Roboterdesigns geliefert, aber das neueste Beispiel ist vielleicht das vielseitigste und beeindruckendste, das es je gab. Wie Anfang dieses Monats erstmals in Nature Communications beschrieben, hat ein Team der North Carolina State University kürzlich einen neuen weichen Robotergreifer entwickelt, der empfindlich genug ist, um Wassertropfen zu bewältigen und Buchseiten umzublättern, aber stark genug, um ein Nutzlast-Gewichts-Verhältnis von 16.000 zu erreichen. Ingenieure gehen davon aus, dass der Greifer mit weiteren Verbesserungen seinen Weg in eine Vielzahl von Branchen finden könnte – auch in die menschliche Prothetik.

„Es ist schwierig, einen einzigen weichen Greifer zu entwickeln, der in der Lage ist, ultraweiche, ultradünne und schwere Objekte zu handhaben, da zwischen Stärke, Präzision und Sanftheit Kompromisse eingegangen werden müssen“, sagte Studienautor Jie Yin, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der North Carolina State University , sagte in einer Erklärung. „Unser Design erreicht eine hervorragende Balance dieser Eigenschaften.“

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Während frühere weiche Greifer mithilfe von Kirigami-Elementen entwickelt wurden, verteilen die rankenartigen Strukturen der Forscher ihre Kraft so, dass sie empfindlich und präzise genug sind, um beim Öffnen bestimmter Reißverschlüsse und beim Aufheben von Münzen zu helfen. Wie New Scientist kürzlich ebenfalls feststellte, können die 0,4-Gramm-Greifer aufgrund ihrer Form und Winkel Objekte mit einem Gewicht von bis zu 6,4 Kilogramm halten – ein Nutzlast-Gewichts-Verhältnis, das 2,5-mal höher ist als der bisherige Branchenrekord.

Da die Fähigkeiten der Greifer auf ihrem Design und nicht auf den Materialien selbst beruhen, zeigte das Team auch zusätzliches Potenzial auf, indem es Iterationen aus Pflanzenblättern baute. Das Potenzial biologisch abbaubarer Greifer könnte sich in Situationen als äußerst nützlich erweisen, in denen sie nur vorübergehend erforderlich sind, beispielsweise beim Umgang mit gefährlichen medizinischen Abfällen wie Nadeln.

Als ob das alles nicht genug wäre, ging das NC State-Team noch einen Schritt weiter und experimentierte mit der Befestigung seiner Greifer an einer myoelektrischen Handprothese, die über Muskelaktivität im Unterarm eines Benutzers gesteuert wird. „Der neue Greifer kann nicht alle Funktionen bestehender Handprothesen ersetzen, aber er könnte verwendet werden, um diese anderen Funktionen zu ergänzen“, sagte Helen Huang, Mitautorin des Artikels und Jackson Family Distinguished Professor der NC State in der Joint Department of Biomedical Maschinenbau. „Und einer der Vorteile der Kirigami-Greifer besteht darin, dass man die vorhandenen Motoren, die in der Roboterprothetik verwendet werden, nicht ersetzen oder erweitern müsste. Beim Einsatz der Greifer könnte man einfach den vorhandenen Motor nutzen.“

Yin, Huang und ihre Kollegen hoffen, irgendwann mit Herstellern von Roboterprothesen, Lebensmittelverarbeitungsunternehmen sowie Elektronik- und Pharmaunternehmen zusammenzuarbeiten, um zusätzliche Einsatzmöglichkeiten für ihre Soft-Greifer zu entwickeln.

Andrew Paul ist Mitarbeiter bei Popular Science und berichtet über technische Neuigkeiten. Zuvor schrieb er regelmäßig Beiträge für The AV Club und Input und seine jüngsten Arbeiten wurden auch von Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC sowie McSweeney's Internet Tendency vorgestellt. Er lebt außerhalb von Indianapolis.