Antagonistisch gesteuertes Fingendesign für das anthropomorphe DLR Hand-Arm-System

Das DLR Hand-Arm-System ist ein hochdynamisches und vollständig integriertes mechatronisches System, das ein anthropomorphes Design verwendet. Es zeigt beeindruckende Robustheit durch die Anwendung eines vollständigen variablen Steifigkeitsantriebsparadigmas. Es zielt darauf ab, das menschliche Archetyp in den meisten seiner Leistungen und seines Designs zu erreichen. Die Methodik besteht darin, das menschliche Archetyp auf einer funktionalen Basis zu verstehen, anstatt es zu kopieren. Das Design wird jedoch von zwei gegensätzlichen Konzepten angetrieben: Einerseits muss das Design einfach, robust und einfach zu warten sein. Andererseits muss es anthropomorph in Form und Größe, aber auch, was noch wichtiger ist, in der Funktionalität sein. Die Arbeit präsentiert ein Fingendesign, das eine reduzierte Vielfalt an Teilen mit der Notwendigkeit kombiniert, fünf kinetisch unterschiedliche Finger zu bauen. Die Finger sind gegen Überlastung geschützt, indem eine Subluxation der Gelenke erlaubt wird. Die Sehnenführung ermöglicht eine antagonistische Betätigung und ist optimiert, um Reibung und Verschleiß zu minimieren. Die resulting Kombination aus dem Gelenkdesign und der antagonistischen Betätigung zeigt sich robust gegen Stöße und auch hochdynamisch. Sie erreichen die angestrebte maximale Fingertip-Kraft von 30 N in gestreckter Konfiguration. Der Einsatz antagonistischer Antriebe ermöglicht es, Probleme mit Überdehnung und Lockerung von Sehnen zu lösen, die häufig in seilgetriebenen Mechanismen auftreten. Aufgrund der verbesserten Fähigkeiten und insbesondere ihrer Robustheit können sich die Anwendungsentwickler auf die Verwendung innovativer Greif- und Manipulationsstrategien konzentrieren, anstatt sich um die Integrität kostspieliger robotischer Systeme zu sorgen. Die Möglichkeit, Energie in den elastischen Elementen des Antriebs zu speichern, eröffnet neue Möglichkeiten zur Durchführung dynamischer Aktionen (z.B. Schnippen mit den Fingern).