Ah? Das ist eine Roboterhand?

Was? Ist das überhaupt noch eine Roboterhand? Wo bin ich hier gelandet?

1X Technologies hat ein bahnbrechendes Produkt vorgestellt.

Eine Roboterhand mit 25 Freiheitsgraden und Sehnenantrieb, montiert auf dem hauseigenen humanoiden Roboter NEO – sie meistert mühelos Aufgaben wie das Eindrehen von Glühlampen, das Aufheben von Schrauben, das Schließen von Reißverschlüssen, das Eingießen von Tee, das Einstecken von USB-C-Steckern und sogar das Geben von Gebärdensprache.

Krafttransparent, rücktreibbar, mit taktiler Wahrnehmung an allen Fingerspitzen, einer Positioniergenauigkeit von ±0,2 mm, einem Handgelenk, das 2 Millionen Zyklentests überstanden hat, und IP68-Wasserdichtigkeit – sie kann sich sogar selbst reinigen.

Der entscheidende Punkt: In diesem Jahr beträgt die Produktionskapazität 10.000 Einheiten, und die Fertigung läuft bereits auf den Produktionslinien.

Bernt Børnich, Gründer und CEO von 1X, erklärt: Mit dieser Hand können Roboter nun die Aufgaben ausführen, die Menschen täglich mit ihren Händen erledigen.

Die Gelenke selbst sind Sensoren

Die überwiegende Mehrheit der Roboterhände sind Geräte, die nur Befehle ausführen, aber keine Rückmeldung liefern.

Sie erhalten eine Positionsanweisung, die Finger bewegen sich an die vorgesehene Stelle – aber sie wissen nicht, was sie berührt haben, wie fest es ist oder ob es rutscht.

Der Grund liegt im Übersetzungsverhältnis:

Das in der Branche übliche Getriebeuntersetzungsverhältnis von 100:1 oder sogar 200:1 verschluckt die Kontaktkräfte in der Reibung, sodass die Signale verschwinden, bevor sie den Motor erreichen.

Das Ergebnis ist eine taube Hand – Entwickler müssen Kameras außen anbringen, um über die visuelle Wahrnehmung zu erraten, was an den Fingerspitzen passiert.

Der Ansatz von 1X ist völlig anders.

Diese Hand für NEO wurde von Grund auf neu entwickelt und verwendet einen nahezu direkten Sehnenantrieb, wobei das Übersetzungsverhältnis auf 5:1 bis 15:1 reduziert wurde.

Von den 25 Freiheitsgraden entfallen 22 auf die vollständig angetriebenen Gelenke von Fingern und Handfläche, 3 auf das Handgelenk – alle verfügen über native Kraftsteuerung und sind vollständig rücktreibbar.

Wenn Sie einen Finger leicht drücken, weicht er nachgiebig aus und gibt gleichzeitig exakt an, welche Kraft Sie ausgeübt haben. Die Kraft fließt von der Fingerspitze aus, und die Informationen gelangen über denselben physikalischen Pfad zurück.

1X nennt dies „Krafttransparenz“ – genau diese Eigenschaft macht jede Bewegung des Drückens, Pressens und Greifens zu einer Messung.

Neben der Kraftrückmeldung kommt noch die Eigenwahrnehmung hinzu: Da jedes Gelenk geregelt ist, weiß die Hand jederzeit, in welcher Konfiguration sie sich befindet – ohne hinzusehen, genau wie Menschen, die mit geschlossenen Augen die Zeigefinger zusammenführen können.

Was sie kann: Vom Aufheben von Münzen bis zur Gebärdensprache

Was bedeuten 25 krafttransparente Freiheitsgrade?

Sie ermöglichen ein breites Spektrum an Greifhaltungen und Bewegungen. Die Verteilung der Freiheitsgrade orientiert sich an der menschlichen Anatomie, wobei vor allem die Gegenüberstellung des Daumens gestärkt wird – der Kern der feinmotorischen Fähigkeiten des Menschen.

Laut 1X stellt diese Konfiguration das optimale Gleichgewicht zwischen Bedienfähigkeit, Herstellbarkeit, Steuerbarkeit und Wartungsfreundlichkeit dar.

NEO kann Lego-Steine zusammenbauen, einzelne Münzen und Schrauben aus einer Geldbörse entnehmen, Glühlampen eindrehen und montieren, Schraubendreher verwenden, Objekte in der Hand drehen, einen Reißverschluss an einer Jacke schließen, Trauben nach Farben sortieren, Tee aus einer Kanne eingießen, weiche Bälle fangen, USB-C-Ladekabel einstecken, Weingläser heben, Oberflächen mit Tüchern und Sprühmitteln reinigen und Gebärdensprache machen.

Auch bei der Kraft zeigt sie keine Schwächen: Das Handgelenk-Daumengelenk erreicht ein maximales Drehmoment von 3,5 Nm, die Fingergelenke 2,6 Nm, die Greifkraft an den Fingerspitzen beträgt 45 Nm und das Handgelenk-Drehmoment 17,75 Nm. Das Öffnen von Türen, das Schieben beladener Wagen, das Heben schwerer Gegenstände und das Bedienen von Werkzeugen gehören zu ihren Fähigkeiten.

Die Positioniergenauigkeit von ±0,2 mm deckt genau den Bereich der häufigsten kleinen Objektmanipulationen im menschlichen Alltag ab.

Auf taktiler Ebene sind Fingerspitzen und Kontaktflächen mit hochauflösenden taktilen Sensoren ausgestattet, die Normalkraft, Kontaktposition und Scherkraft erfassen.

Wenn ein Objekt zu rutschen beginnt, erkennt die Hand dies in Echtzeit und greift es neu.

Die von 1X gezeigten Visualisierungen umfassen Kontaktnormalen, Druck-Heatmaps beim Händedruck und den Vorgang, ein empfindliches Papierfaltobjekt zu greifen, ohne es zu beschädigen.

Diese „Haut“ ist kein einfaches Funktionsmaterial – sie arbeitet eng mit den internen Sensoren und den Sehnen zusammen, da visuelle Wahrnehmung allein für kleine, transparente, verformbare oder verdeckte Objekte nicht ausreicht.

Die Produktionslinie läuft bereits

Die Motoren der Hand sind im Unterarm untergebracht – genau dort, wo sich beim Menschen die Muskeln für die Greifkraft befinden. Sie ziehen über spezielle Sehnen durch das Handgelenk die Finger.

Dadurch bleibt die Hand selbst leicht, kann aber bei Dauerbetrieb hohe Kräfte liefern, ohne zu überhitzen.

Die gesamte Hand ist tief vertikal integriert: Eigenentwickelte Motoren, maßgeschneiderte Elektronik, eingebettete Sensoren, ein eigenes Sehnensystem, kompakte Getriebemechanismen und hand-spezifische Firmware werden alle im Haus entworfen und hergestellt – von den Sehnenmaterialien bis zur äußersten weichen Polymerschicht und der taktilen Wahrnehmungsschicht erfolgt die gesamte Fertigung intern.

Hinsichtlich der Haltbarkeit wurden Komponenten und komplette Fingereinheiten Millionen von Zyklen getestet, die Antriebseinheiten unter extremen Temperaturen validiert und das Handgelenk hat über 2 Millionen Zyklen unter hoher Belastung bestanden. Mit der Schutzart IP68 und lebensmittelechten Materialien kann sie sogar am Waschbecken arbeiten – und sich selbst reinigen, wenn sie verschmutzt ist.

Die Sicherheit wird durch die Mechanik selbst gewährleistet: Das extrem niedrige Übersetzungsverhältnis in Kombination mit Sehnenantrieb und geringer trägheit der fernen Glieder ermöglicht es, äußere Stöße die Finger sicher rücktreiben zu lassen.

In den von 1X veröffentlichten Zeitlupenaufnahmen sieht man, wie die Hand geschlagen, mit einem Hammer getroffen, von einer Schublade eingeklemmt und in Schaumstoff geschlagen wird – sie weicht nachgiebig aus, ohne Schaden zu nehmen.

Bereits Hunderte dieser Hände werden auf skalierbaren Produktionslinien hergestellt. Das Jahresproduktionsziel liegt bei 10.000 Einheiten, von denen jede eine vollständige Endprüfung durchläuft.

Eine Hand, die nicht in großem Maßstab hergestellt werden kann, kann keine großen Datenmengen liefern – und ohne skalierbare Daten gibt es keine verkörperte Intelligenz.

Referenzlink: [1] https://www.1x.tech/discover/neos-hands

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Offiziellen Konto „QbitAI“, Autor: Meng Chen, veröffentlicht mit Genehmigung von 36Kr.