Entwicklung des MIT 05.06.2014, 08:25 Uhr

Roboterarme verwandeln Arbeiter in Vierhänder

Mit zwei Händen lässt sich gut arbeiten. Noch besser läuft es mit zwei zusätzlichen Roboterarmen, die man sich auf die Schultern oder um die Hüften schnallt. Die Erfindung des MIT arbeitet mit Sensoren an den Handgelenken des Trägers und soll sogar dessen Bewegungsabsicht vorausahnen können.

Ein Forscher des MIT experimentiert mit den Roboterarmen: Sie folgen mit minimaler zeitlicher Verzögerung der Bewegung seiner Arme. Möglich wird das durch Sensoren am Handgelenk.

Ein Forscher des MIT experimentiert mit den Roboterarmen: Sie folgen mit minimaler zeitlicher Verzögerung der Bewegung seiner Arme. Möglich wird das durch Sensoren am Handgelenk.

Foto: MIT d'Arbeloff Laboratory

Das große Paket kann man vielleicht gerade noch so in den Armen halten, aber zum Öffnen der Tür fehlt nun definitiv eine weitere Hand: Es gibt Situationen, in denen man gegen ein Paar zusätzliche Arme nichts einzuwenden hätte. Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge haben ein Armpaar entwickelt, das dem Träger besonders bei handwerklichen Arbeiten völlig neue Bewegungsmöglichkeiten bietet.

Roboterarme helfen bei Arbeiten über Kopf

Zurzeit befindet sich Prof. Harry Asada mit seinem Team in Hongkong, wo er auf der International Conference on Robotics and Automation (ICRA) die neuen Roboterarme vorstellt. Dort zeigt Asada, der die Robotikabteilung am MIT leitet, die beiden Prototypen seiner Supernumerary Robotic Limbs (SRL). Zwei Modelle hat das Asada-Team gebaut: ein Armpaar-Modell sitzt auf den Schultern, ein anderes auf der Hüfte des Trägers.

Paketzustellern könnten die Roboterarme den Alltag vereinfachen: Während sie das Paket halten, machen die künstlichen Arme die Tür auf.

Paketzustellern könnten die Roboterarme den Alltag vereinfachen: Während sie das Paket halten, machen die künstlichen Arme die Tür auf.

Foto: MIT d'Arbeloff Laboratory

Das Schultermodell wiegt rund 4,5 Kilogramm, jeder Arm kann sich über seine beiden Gelenke in fünf verschiedene Richtungen bewegen. Die Enden, also die Hände, können ausgewechselt und auf spezielle Bedürfnisse angepasst werden. Mit den Zusatzarmen könnte der Träger zum Beispiel anstrengende Arbeiten über Kopf verrichten, bei denen gleichzeitig etwas gehalten und verschraubt werden muss.

Die Herausforderung bei der Entwicklung bestand vor allem darin, den künstlichen Armen zu erklären, was sie tun sollen. Die menschlichen Arme sollten dabei sinnvollerweise frei beweglich bleiben und nicht etwa eine Fernbedienung halten müssen. Dafür versetzen die Ingenieure die künstlichen Gliedmaßen in die Lage, die Armbewegungen des Menschen erstens nachzuahmen und zweitens vorherzusehen, welche weiteren Bewegungen hilfreich sein können.

Roboterarme können Bewegungen vorausahnen

An jedem Handgelenk trägt der Mensch zu diesem Zweck einen Inertialsensor. Er misst die Beschleunigung und die Drehrate und schickt diese Daten an die Roboterarme. Ein weiterer Inertialsensor, der direkt an der Schulterhalterung befestigt ist, zeigt die Bewegung im Raum an.

Die Roboterarme können auch als zusätzliche Beine den Körper des Trägers abstützen.

Die Roboterarme können auch als zusätzliche Beine den Körper des Trägers abstützen.

Foto: MIT d'Arbeloff Laboratory

Mit einem Lernprogramm gefüttert sind die Arme nun in der Lage, proaktiv eigene Bewegungen auszuführen. Hebt der Mensch seine Arme beispielsweise nach oben, werden die künstlichen Gliedmaßen dieser Bewegung folgen, weil sie erkannt haben, dass dort oben vermutlich etwas gehalten werden soll. Die Wissenschaftler testen zurzeit verschiedene Verhaltensarten, mit denen sie die Roboterarme programmieren wollen.

Auch die zusätzlichen Arme, die der Träger auf Hüfthöhe tragen kann, sind in der Lage, Objekte zu halten. Außerdem können sie zur Abstützung dienen, indem sie wie ein Beinpaar auf dem Boden abgestellt werden.

Boeing hat die Entwicklung der Roboterarme finanziell unterstützt. Der Flugzeugbauer will seine Arbeiter bei schweren Arbeiten entlasten.

Boeing hat die Entwicklung der Roboterarme finanziell unterstützt. Der Flugzeugbauer will seine Arbeiter bei schweren Arbeiten entlasten.

Foto: MIT d'Arbeloff Laboratory

Vor allem die Industrie zeigt sich bisher interessiert an den robotischen Gliedmaßen. So hat Boeing einen großen Teil der Forschungen gesponsert. Das Unternehmen erhofft sich praktische Unterstützung seiner Belegschaft im Flugzeugbau. Dort müssen die Arbeiter vielfach schwere Teile über Kopf heben oder über längere Zeit hocken oder abgestützt stehen. Hier könnten die extra Arme auf Hüfthöhe Halte- oder Stützdienste leisten.

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