CMU-Forscher entwickeln günstige Roboter-Fingerspitze, die Pillen und Chips fühlen kann

Eine Fingerspitze nach menschlichem Vorbild

Das Team der Kenneth C. Griffin School of Computer Science an der Carnegie Mellon University hat die Fingerspitzen so gebaut, dass sie mehrere Sinne in einem kleinen Gerät vereinen. Sie sind von menschlichen Fingern inspiriert und enthalten vertraute Elemente, darunter einen Fingernagel.

Zwei Sensoren leisten die Hauptarbeit. Ein Dehnungsmessstreifen misst den Quetschdruck, den der Finger ausübt, sodass die Hand genau weiß, wie fest sie zugreift. Ein Kontaktmikrofon sitzt hinter einem winzigen Fingernagel aus Kunststoff und erfasst hochfrequente Vibrationen, wenn der Finger über einen Gegenstand gleitet oder an eine Oberfläche stößt. Umhüllt ist das Ganze von einer weichen Silikonhaut für besseren Halt.

Nach Angaben der Forscher kann der Roboter so feine Texturen hören, Abrutschen erkennen und verborgene Kanten bemerken, an denen er hängen bleiben könnte.

Aufbauend auf dem Projekt DeltaHands

Die Fingerspitzen lassen sich direkt an DeltaHands anbringen, das frühere Gerät des Teams, das von der National Science Foundation gefördert wurde. DeltaHands ist eine kostengünstige, vielseitig anpassbare flexible Roboterhand für Aufgaben, die für Roboter üblicherweise schwierig sind, etwa das Umblättern von Buchseiten oder das Greifen eines ungewöhnlich geformten Gegenstands. Sie kann ein bis sechs fingerartige Elemente haben und lässt sich, weil viele Komponenten 3D-gedruckt sind, für bestimmte Aufgaben abwandeln.

„Geschicklichkeit ist ein Grenzbereich der Robotik, und wir machen rasche Fortschritte“, sagte Oliver Kroemer, Associate Professor am Robotics Institute. „Feinmanipulation ist jedoch nach wie vor eine große offene Herausforderung, und deshalb wollten wir uns darauf konzentrieren.“

Zhuowei Xu, Absolvent des College of Engineering, der während seines Master-Studiums im Maschinenbau an dem Projekt mitarbeitete, erklärte, die Kombination aus Kraft- und Vibrationssensorik erlaube es dem Roboter, je nach Aufgabe auf unterschiedliche Weise mit Objekten zu interagieren. Als Beispiele nannte er, den Griff anzupassen, wenn ein Gegenstand zu rutschen beginnt, feine Merkmale aufzuspüren, die schwer zu sehen sind, und Eigenschaften von Objekten zu erkennen, die dem Blick verborgen bleiben.

Tests mit Bechern, Stoffen und Tofu

Die Forscher testeten die Fingerspitzen an drei Arten von Aufgaben: dem Zählen und Entstapeln von Pappbechern, dem Erkennen des Materials von Gegenständen wie grobem Stoff oder Wachspapier anhand von Mikrovibrationen sowie dem Greifen zerbrechlicher Dinge wie Tofuwürfeln und Kartoffelchips.

Die Becheraufgabe sollte die Manipulation bei verdeckter Sicht prüfen. Der Fingernagel, der das Mikrofon schützt, glitt am Rand der Becher entlang und zählte sie. Bei der Materialaufgabe nahm das Mikrofon Unterschiede in den Mikrovibrationen auf, und das System lernte daraus, welche Art von Material es berührte.

Was das für Haushaltsroboter bedeuten könnte

Nach Angaben der Universität könnte die Technik einem Haushaltsroboter helfen, eine bestimmte Anzahl Pillen aufzunehmen. Das ist schwierig, weil die Objekte winzig und leicht zu zerbrechen sind.

Zeynep Temel, Associate Professor am Robotics Institute, beschrieb, welche Art von Hilfe sie sich wünschen würde. Sie hätte gern einen Roboterhelfer, „der mir die richtigen Materialien reichen kann, der den Unterschied zwischen einer Schachtel Nägel und einer Schachtel Gummibänder kennt oder weiß, ob das Reisglas leer ist oder nicht“.

Die Arbeit wurde auf der Intelligent Robots and Systems Conference 2026 in Pittsburgh vorgestellt. Das Team will die Hand weiterentwickeln und prüfen, ob sich die Sensorik von den Fingerspitzen auf das gesamte Gerät ausweiten lässt. Zilin Si und Kevin Zhang, beide Promovierte des Robotics Institute, gehörten ebenfalls zum Team.