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Mensch und Technik in engster Kooperation:
Die Exohand von Festo
Festo stellte auf der Hannover Messe 2012 ein Assistentensystem für Menschen in der Produktion vor: Die Exohand. Sie ist eine Lösung aus dem Bereich der Softrobotik und geeignet, die zukünftige Mensch–Technik–Kooperation im industriellen Umfeld zu verbessern.
Eine Herausforderung, die durch die Exohand besser gelöst werden kann ist die, dass künftig immer mehr ältere Menschen im Produktionsprozess arbeiten werden (Rente mit 67). Die ExoHand von Festo stellt eine Lösung auf Basis der Softrobotik für die zukünftige Mensch-Technik- Kooperation im industriellen Umfeld dar: Sie begegnet der Herausforderung der alternden Gesellschaft in der Produktion als Assistenzsystem in der Montage.
 Die Exohand als bionisches Bauteil für direkte oder Fernmanipulationen.
Als Force Feedback-System kann die ExoHand im Produktionsumfeld den Handlungsspielraum des Menschen erweitern. Darüber hinaus können mit dem System neue Anwendungen im Bereich der Servicerobotik sowie persönlicher Assistenzsysteme erschlossen werden. Die ExoHand wurde erstmals auf der Hannover Messe 2012 Vorgestellt und fand reges Interesse.
Vielfältige Möglichkeiten des Greifens und Tastens
Die ExoHand ist ein an die menschliche Hand individuell angepasstes Exoskelett, mit dem Finger aktiv bewegt, die Kraft in den Fingern verstärkt und Bewegungen der Hand aufgenommen sowie in Echtzeit auf Roboterhände übertragen werden können.
Das Exoskelett, eine Struktur, die die menschliche Hand von außen stützt, bildet dabei die physiologischen Freiheitsgrade der Hand nach.
Acht pneumatische Aktoren bewegen das Exoskelett. Kräfte, Winkel und Strecken werden mittels Sensoren aufgenommen. Servopneumatische Steuerungs- und Regelungsalgorithmen erlauben das präzise Bewegen der einzelnen Fingerglieder. Die ExoHand unterstützt somit die vielfältigen Möglichkeiten des Greifens und Tastens einer menschlichen Hand.
 Die Exohand hilft älteren Menschen, ihre Kraft für vielfältige Aufgaben zu verstärken.
Die pneumatischen Komponenten ermöglichen eine besonders nachgiebige und ergonomische Ansteuerung der einzelnen Fingerglieder. Auf kleinem Raum können so bei geringem Gewicht große Kräfte gezielt übertragen werden, ohne dass das System starr und einschränkend wird. In der Mensch -Maschine-Interaktion ist diese Nachgiebigkeit von besonderer Bedeutung, da so das Verletzungsrisiko minimiert werden kann.
Kraftverstärkung in der Montage
Trotz des hohen Automatisierungsgrads gibt es in der Industrie weiterhin sehr viele Montagetätigkeiten, die ausschließlich von Menschen ausgeführt werden können. Hierbei kommt es zu vielen sich wiederholenden Tätigkeiten, die Ermüdungserscheinungen hervorrufen und gerade bei älteren Arbeitnehmern zur Herausforderung werden.
Die ExoHand hilft den Mitarbeiten, länger ohne dauerhafte körperliche Schäden im Arbeitsprozess zu bleiben. Sie kann bei Tätigkeiten in der Montage zur Kraftunterstützung getragen werden und dient so als Assistenzsystem.
Force Feedback – Fernmanipulation im industriellen Umfeld
Setzt man die ExoHand zur Fernmanipulation einer Roboterhand im industriellen Umfeld ein, können komplexe Tätigkeiten zum Beispiel in gefährlichen oder gesundheitsgefährdenden Umgebungen aus großer Entfernung ausgeführt werden.
Da alle Gelenke und deren Antriebe in Form des Exoskeletts außerhalb der eigentlichen Hand liegen, kann die ExoHand sowohl einer menschlichen Hand als auch einer künstlichen Hand aus Silikon angezogen werden. Die Exohand hat in dieser Anordnung zwei Funktionen: zum Einen als Bedienerinterface, das als Schnittstelle zur Steuerung dient und zum Anderen als Roboterhand. Dies ermöglicht die Ansteuerung einer kompletten künstlichen Hand mit nahezu allen relevanten Freiheitsgraden.
Damit ist mit ein und demselben System ein Szenario möglich, dass Robotik und Orthetik verbindet: Es bietet die Möglichkeit, Kräfte als Force- Feedback aus einem anderen Umfeld als haptisches Formgefühl auf die eigene Hand übertragen zu können und ist damit für Fernmanipulation aber auch zur Navigation in der virtuellen Welt interessant.
Synergien in der Servicerobotik und Rehabilitation
Mit der ExoHand bietet Festo eine Lösung für die industrielle Automation und geht zugleich neue Wege im Bereich der Servicerobotik. Kommt die ExoHand in Verbindung mit einem Roboter im häuslichen oder medizinischen Umfeld zum Einsatz, sind menschenähnliche Eigenschaften elementar wichtig. Insbesondere die Nachgiebigkeit pneumatischer Systeme bietet Sicherheit in der Interaktion von Mensch und Maschine.
 Setzt man die Exohand zur Fernmanipulation im industriellen Umfeld ein, können auch komplexe Tätigkeiten ausgeführt werden.
Auch der Nutzen in der Rehabilitation ist von großer Bedeutung, weil zum Beispiel Lähmungserscheinungen bei Schlaganfall -Patienten in der Therapie mit dieser Handorthese überwunden werden können. Die ExoHand bietet dabei zusammen mit einem Brain Computer Interface die Möglichkeit einer geschlossenen Feedbackschleife.
Sie kann Schlaganfall-Patienten mit Lähmungserscheinungen unterstützen, die fehlende Verbindung von Gehirn zur Hand wieder zu erneuern. Dabei wird mit einem am Kopf gemessenen Elektroenzephalografie- Signal (EEG), der Wunsch des Patienten erkannt, die Hand zu öffnen oder zu schließen. Die aktive Handorthese führt die Bewegung aus.
So entsteht ein Trainingseffekt, der im Laufe der Zeit dazu führt, dass Patienten ihre Hand auch wieder ohne technische Unterstützung bewegen können. Festo kooperiert in diesem Bereich mit dem Centre for Integrative Neuroscience der Universitätsklinik Tübingen.
www.festo.com/bionik
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