Neue Robohand arbeitet per Doppelsteuerung
Amputierte sollen mit innovativem System der Schweizer EPFL künftig deutlich besser zupacken
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Testlauf: Roboterhand beim Ergreifen einer Flasche (Foto: epfl.ch, Alain Herzog) |
Luzern (pte023/12.09.2019/12:30) Eine künstliche Hand, die Amputierte über Nervensignale steuern, haben Forscher an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Luzern (EPFL) http://epfl.ch/en an mehreren Probanden getestet. Die Nervensignale liefern allerdings nur einen von zwei Steuerbefehlen. Der zweite kommt von einem integrierten Mikroprozessor, der wie ein Verstärker wirkt und es dem Amputierten ermöglicht, mit seinen Fingern fester zuzupacken und die Hand gezielter zu bewegen.
Zwei Konzepte verschmolzen
Die Technologie der Schweizer Forscher verbindet zwei Konzepte aus verschiedenen Bereichen. Das eine Konzept stammt aus dem Bereich Neuroengineering. Es beinhaltet das Entschlüsseln der Muskelsignale, die im Armstumpf ankommen und vom Willen des Amputierten abhängen. Wenn dieser beispielsweise seine Finger um ein Glas legen will, um zu trinken, folgen ihm diese. Allerdings kann er die aufgewendete Kraft nicht beeinflussen. Dafür sorgt der Mikroprozessor. Nie zuvor sind bisher beide Konzepte in einer smarten künstlichen Hand vereinigt worden.
"Wenn du etwas festzuhalten versuchst und es beginnt, dir aus der Hand zu gleiten, hast du nur Millisekunden Zeit, um zu reagieren und das Objekt fester zu packen", sagt Aude Billard, der das EPFL-Labor für lernfähige Algorithmen und Systeme leitet. "Die Roboterhand hat die Fähigkeit, innerhalb von 400 Millisekunden zu reagieren", so der Forscher. Das liegt an der Bauart. Die Finger sind mit zahlreichen Drucksensoren entlang der Finger ausgestattet. Deren Informationen verarbeitet der Mikroprozessor und reagiert, noch ehe das Gehirn des Amputierten mitbekommen hat, dass der Gegenstand aus der Hand zu gleiten droht.
Algorithmus benötigt Training
Der eingesetzte Algorithmus entschlüsselt zunächst die Absicht des Amputierten, etwa das Ergreifen eines Trinkgefäßes. Das setzt er um in Fingerbewegungen. Der Algorithmus muss darauf trainiert werden, die jeweiligen, nicht eindeutigen Muskelsignale richtig zuzuordnen. Dadurch werde aus den verschwommenen Signalen das herausgefiltert, was der Amputierte wirklich will. Die Kraft, mit der die künstliche Hand zupackt, kontrolliert dann der Mikroprozessor.
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