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Softe Handprothese mit "Greifintelligenz"

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Softe Handprothese mit "Greifintelligenz"
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Eine Softrobotik-Prothese, die den Funktionen der menschlichen Hand sehr nahe kommt. Eine neue Hoffnung für Menschen mit Armfehlbildungen oder Amputationen. Thema dieser Futuris-Folge.

Maria Fossati wurde mit einer Missbildung des linken Arms geboren. Sie gehörte zu den Ersten, die eine neuartige Prothese am italienischen Institut für Technologie in Genua testeten. Später hat sie sich als Designexpertin der Forschergruppe angeschlossen, die das Modell entwickeln.

Die Hand ist eines der komplexesten Organe unseres Körpers. Ihre Funktionsweise nachzubilden ist grundlegend, um das Leben der Menschen mit Armfehlbildungen oder Amputationen zu verbessern.

Die von Maria Fossati getestete Handprothese liefert Leistungen, die den Funktionen der menschlichen Hand nahe kommen. SoftHand Pro ist ein europäische Hardwareprojekt. Ziel ist eine Softrobotik-Prothese zu entwickeln, mit der man Greifen und verschiedenene Gegenstände bedienen kann. Außerdem sollte sie bezahlbar sein und von den nationalen Gesundheitssystemen erstattet werden.

"Diese Handprothes ist weich und extrem anpassungsfähig. Sie ist eine große Hilfe für die Person, die sie benutzt. Denn man kann sie nicht nur sehr selbstverständlich benutzen, sondern auch mit Menschen interagieren, zum Beispiel jemanden streicheln", meint Maria Fossati.

Die SoftHand-Prothese wurde zusammen mit Krankenhäusern in Zürich und Hannover entwickelt. Der Unterschied zu bisherigen Prothesen ist die sogenannte "Greifintelligenz".

"Unsere Art und Weise, mit der Umwelt zu interagieren, ist nicht nur mit den Neuronenzellen unseres Gehirns verbunden, sondern auch mit unserem ganzen Körper, sowohl mit der Intelligenz unseres Gehirns, als auch mit den Steuerungssignalen aus unseren Muskeln und unseres Nervensystems", sagt SoftHands-Projektkoordinator Anonio Bicchi.

Die Forscher entwickelten ein System mit verschiedenen Gelenken, das den Griff und die nötige Kraft an die Form der Objekte anpassen kann. Sensoren lesen Impulse von den Muskeln auf der Hautoberfläche des vorhandenen Armstumpfes ab und nutzen sie für den Kontrollmechanismus.

Manuel Catalano, Forscher am italienischen Technischen Institut, meint: "Diese sehr komplexe Konstruktion wird mithilfe eines einzigen (elektrischen) Motors gesteuert, der die Bewegungen aller Fingergelenke koordiniert. Das hat die Handsteuerung enorm vereinfacht."

Greifbewegungnen folgen Bewegungsmustern

Bei den meisten Greifbewegungen werden immer wieder vergleichbare Bewegungsmuster verwendet, sogenannte Synergien. Um die Komplexität der Steuerung zu vereinfachen, nutzt die Prothesenhand eine sehr geringe Anzahl von Synergien, um eine Bewegung auszuführen:

"Wir konnten eine Roboterhand entwickeln, die mehr als 50 Prozent der Bewegungen der menschlichen Hand nachahmen kann", sagt Giorgio Grioli, Forscher am italienischen Technischen Institut.

Maria Fossati hat das Design der Roboterhand mitentwickelt und sie getestet. Die Testphase ist ein sensibles Kapitel, da die psychologische Abstoßungsrate der Prothese bei fast 25 Prozent liegt. Aber die Prothese kann das Leben auf jeden Fall vereinfachen, sagt die Italienerin: "Auf jeden Fall lädt die extreme Natürlichkeit dieser Hand, die Verformbarkeit der Finger dazu ein, mit ihr zu spielen, sie zu benutzen - auch im Umgang mit anderen Menschen."

Maria Fossati testet die gesamte Funktionspalette der Roboterhand beim nächsten Cybathlon in Zürich. Bei diesem Wettbewerb messen sich Menschen mit hochmodernen Prothesen in der Bewältigung alltäglicher Aufgaben.