Festo BionicSoftHand: Pneumatische Roboterhand erlernt Handgriffe mit künstlicher Intelligenz selbst

In Produktionslinien wird die Interaktion zwischen Mensch und Maschine bzw. Roboter immer wichtiger. Mittlerweile gibt es etliche Projekte, die sich mit dem Thema befassen, Gefahren mindern sollen und vieles mehr. Das deutsche Unternehmen Festo hat nun eine pneumatische Roboterhand entwickelt, die unter Zuhilfenahme von maschinellem Lernen vollkommen selbstständig Handgriffe erlernen kann.

In dem bei Festo detailliert beschriebenen Versuchsaufbau soll die Hand einen zwölfseitigen Würfen drehen, und zwar genau so, dass eine bestimmte Farbfläche nach oben zeigt. Eine Tiefenkamera nimmt zuerst den Gegenstand auf und bildet diesen digital zusammen mit dem digitalen Zwilling der Hand ab. Nun beginnt der Lernprozess des Roboters, Festo nutzt hierfür das bestärkende Lernen, welches auf dem Belohnungsprinzip basiert.

Dabei wird nur das Ziel vorgegeben und die Hand muss selbstständig per Versuch und Irrtum die Strategie zur Erreichung entwickeln. Zu bestimmten Zeitpunkten im Lernprozess wird dabei eine Belohnung vergeben, positiv wie negativ. Basierend darauf, versucht die Hand einen optimierten Weg zu finden, um die Aufgabe zu lösen. Damit das Ganze nicht zu lange dauert, nutzt man auch Massive Parallel Learning, in der Simulation werden mehrere virtuelle Hände generiert, die erfolgreiche Aktionen und Fehler untereinander teilen. Alle haben denselben Wissensstand, Fehler werden somit nicht zwei Mal gemacht und man kommt schneller zum Ziel.

Das erlernte Modell kann auch auf andere Gegenstände adaptiert werden und muss somit nicht immer komplett neu erlernt werden. Ist eine erfolgreiche Strategie gefunden, wird diese der Roboterhand übermittelt. Diese ist mit einem 3D-Textil überzogen und somit weich aber dennoch strapazierfähig. Innen verbirgt sich eine Menge Technik, Balgstrukturen, Schwenkmodule, Ventile, Sensorik und Co. kommt zum Einsatz. Über diesen Aufbau besitzt die Hand zwölf Freiheitsgrade. Außerdem kann sie sowohl fest, als auch sensibel zugreifen und ist somit wesentlich sicherer im Einsatz bei der Mensch-Roboter-Kollaboration.

Die BionicSoftHand kann an dem ebenfalls von Festo entwickelten BionicSoftArm angesetzt werden. Sie ist modular aufgebaut, kann also auch mit zwei oder vier Fingern eingesetzt werden. Damit ist sie in vielen Szenarien verwendbar.

Wenn euch das interessiert, findet ihr alle Details zur Hand und zum Arm bei Festo.