Wie Hände greifen und fühlen, und wie Roboter das lernen.

Was die menschliche Hand besonders macht

Eine Tasse anheben, ein Hemd zuknöpfen, einen Schlüssel drehen: Die Hand erledigt das, ohne dass wir darüber nachdenken. Dahinter stecken 27 Knochen, mehr als 30 Muskeln, deren Sehnen vom Unterarm bis in die Finger laufen, und eine Haut, die zu den empfindlichsten Flächen des Körpers gehört. Allein in den Fingerkuppen sitzen sehr viele Mechanorezeptoren, die auf Druck, Dehnung und Vibration reagieren.

Die Stärke der Hand liegt nicht in einem einzelnen Bauteil, sondern im Zusammenspiel aus nachgiebiger Struktur, klugem Nervensystem und ständiger Rückmeldung. Haut und Weichgewebe schmiegen sich an einen Gegenstand, Rezeptoren melden, wo und wie fest der Kontakt ist, und das Gehirn passt den Griff in Sekundenbruchteilen an. In der Forschung heißt das oft eine verkörperte (englisch: embodied) Lösung: Ein Teil der Intelligenz steckt im Körper selbst, nicht nur im Gehirn.

Warum Roboter sich damit schwertun

Frühe Robotergreifer waren starre Backen mit einem Motor. Spätere Forschungshände bildeten die Anatomie Gelenk für Gelenk nach, mit einem Motor für fast jeden Freiheitsgrad. Im Labor beeindruckten sie, waren aber schwer, teuer und schwer zu steuern, weil ein Rechner für jeden Gegenstand die Stellung jedes Fingers berechnen musste.

Etwa seit 2010 setzt sich ein anderer Ansatz durch. Statt alles zu steuern, überlassen Konstrukteure einen Teil der Arbeit der Mechanik: elastische Gelenke, Sehnen, die mehrere Finger zugleich schließen, und weiche Materialien, die sich um einen Gegenstand legen. Wie das funktioniert, zeigt die Seite über weiche und unteraktuierte Roboterhände. Die Idee aus der Neurowissenschaft dahinter erklärt die Seite über Hand-Synergien.

Tasten: die fehlende Hälfte des Greifens

Die Finger zu bewegen ist nur die halbe Aufgabe. Um ein Ei oder ein Glas zu halten, muss man wissen, wie fest man drückt und ob der Gegenstand zu rutschen beginnt. Menschen mit tauben Fingerkuppen lassen öfter etwas fallen und greifen fester zu als nötig. Roboter haben dasselbe Problem. Deshalb sind taktile Sensoren und haptisches Feedback ein großes Forschungsfeld. Die Seite über Haptik und Tastsinn erklärt, wie Tasten funktioniert, wie Sensoren es messen und wie haptische Geräte es an einen Menschen zurückgeben.

Vom Labor an den Arm: bionische Hände

Die persönlichste Anwendung all dieser Forschung ist die Handprothese. Moderne myoelektrische Hände lesen Muskelsignale am Stumpf aus, und manche Modelle übernehmen das anpassungsfähige, weiche Greifen aus der Robotik. Der Ratgeber zu bionischen und myoelektrischen Handprothesen erklärt die wichtigsten Arten, die Steuerung, den Alltag mit einer Prothese und die Fragen, die Sie mit der Orthopädietechnik besprechen sollten. Er ersetzt keine ärztliche Beratung.

So lesen Sie diese Seite

Jede Erklärseite beginnt mit dem Wichtigsten in Kürze und geht dann in die Tiefe. Fachbegriffe erklären wir dort, wo sie zum ersten Mal vorkommen. Forschungsergebnisse und Produkte beschreiben wir so, wie sie öffentlich dokumentiert sind, und verzichten auf Übertreibungen: Vieles, was im Video funktioniert, ist vom Alltag noch weit entfernt.