Boston Dynamics streicht den kleinen Finger: Die neue Atlas-Hand hat vier davon und 13 Freiheitsgrade

Boston Dynamics hat am 1. Oktober die neue Hand des Humanoiden Atlas vorgestellt, und sie hat vier Finger. Dreizehn Freiheitsgrade statt sieben, vier davon im Daumen, Drucksensoren über Fingerkuppen und Handfläche, eine Traglast von über 45 Kilo. Den kleinen Finger hat das Team gestrichen. Entschieden wurde das mit Klebeband.

Die Konkurrenz rechnet Gelenke dazu, Unitree verkauft eine Hand mit 22, Tesla nennt für Optimus ebenfalls 22. Boston Dynamics geht in die andere Richtung, weil jeder zusätzliche Finger drei Aktoren kostet und die Zahl der Teile erhöht, die brechen können. Genau dort klemmt es: Fünffingerhände mit rund 24 Freiheitsgraden kosten laut Fraunhofer IPA über 70'000 Dollar.

Zachary Jackowski, Chief Product and Technology Officer bei Boston Dynamics, liess sein Team einen ganzen Arbeitstag mit zusammengeklebtem kleinem und Ringfinger verbringen. Am Abend war man sich einig, dass im Alltag kaum etwas gefehlt hatte. Dylan Thrush, Maschinenbauingenieur im Projekt, formuliert das Ergebnis trocken: Die zusätzliche Geschicklichkeit rechtfertige die Komplexität von drei weiteren Freiheitsgraden nicht.

Alberto Rodriguez, bei Boston Dynamics für das Verhalten der Roboter zuständig, beschreibt die Entwicklung als Mischung aus Intuition und Versuch. Ein Daumen oder zwei? Braucht es überhaupt einen kleinen Finger? Solche Fragen lassen sich am Schreibtisch nicht entscheiden, weil jede Antwort gegen eine andere arbeitet. Mehr Finger heisst mehr Geschick und gleichzeitig mehr Gewicht, mehr Kabel, mehr Ausfall.

Technisch ist die Hand bemerkenswert stur gebaut. Alle Gelenke laufen direkt angetrieben über einen einzigen Aktortyp, die Getriebe sind rückfahrbar, die Hand spürt also über die Motoren selbst, was sie greift. Der Daumen hat vier Freiheitsgrade und ist menschenähnlich angeordnet, die drei übrigen Finger je drei und lassen sich spreizen. Dazu liegen dicht gesetzte Drucksensoren an den Fingerkuppen und in der Handfläche. Damit kann Atlas Gegenstände in der Hand umgreifen, abrutschende Teile auffangen und Werkzeuge mit Auslöser bedienen, Bohrmaschinen, Drehmomentschrauber, Schleifgeräte, Nagler, Schweissbrenner.

Die Grösse ist bewusst gewählt, etwa jene einer grossen Männerhand. Das ist keine Geschmacksfrage, sondern eine Trainingsentscheidung. Je weniger sich Roboterhand und Menschenhand unterscheiden, desto direkter lassen sich aufgezeichnete menschliche Handgriffe auf die Maschine übertragen.

Und hier wird die Sache widersprüchlich. Wer menschliche Bewegungsdaten nutzen will, nimmt sie von fünffingrigen Händen auf. Boston Dynamics argumentiert mit der Nähe zur Menschenhand und streicht im selben Atemzug einen Finger. Das Unternehmen umgeht den Widerspruch, indem es die Fingerfertigkeit im Simulator antrainiert, mit zufällig variierten Motormomenten, Reibwerten, Objektformen und Störungen, und die gelernte Strategie anschliessend allein über die Gelenksensorik auf die Hardware überträgt. Ob das in einer Werkhalle mit Öl, Staub und schlecht gestapelten Kisten gleich gut funktioniert, steht in keinem Blogbeitrag.

Die Kostenrechnung dahinter ist die eigentliche Geschichte der Branche. Aktoren machen rund die Hälfte der Herstellkosten eines Humanoiden aus, so rechnet es das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung zusammen mit der Beratung P3 in seiner Untersuchung zur Wertschöpfungskette humanoider Hardware vor. Ein klassischer Industrieroboter kommt mit maximal sieben Achsen aus. Ein Humanoid hat über vierzig einzeln angetriebene Gelenke, und jedes davon ist ein Paket aus Motor, Getriebe, Lager und Sensor. Drei Aktoren weniger pro Hand sind in dieser Rechnung kein Detail.

Von den billigsten Komponenten hält Sebastian Reitelshöfer, Forschungsbereichsleiter Robotik an der Universität Erlangen-Nürnberg, wenig. Im Dauerbetrieb würden solche Teile ein oder zwei Wochen durchhalten. Wer eine Hand mit 24 Gelenken für wenige Tausend Dollar anbietet, verkauft deshalb nicht dasselbe Produkt wie Boston Dynamics, auch wenn die Datenblätter ähnlich aussehen.

Für die Schweiz ist der Streit um den fünften Finger vor allem eine Zulieferfrage. Maxon in Sachseln baut genau jene Bausteine, um die es geht. Das Gelenk HEJ 70 liefert 50 Newtonmeter Spitzenmoment bei wenig mehr als einem Kilogramm Gewicht, läuft über EtherCAT und ist nach IP67 geschützt, das grössere HEJ 90 kommt auf 140 Newtonmeter. Wer Aktoren und Getriebe verkauft, verdient unabhängig davon, ob sich die Branche am Ende auf vier oder fünf Finger einigt. Die ETH Zürich hat dieses Jahr gezeigt, wie weit die Grundlagenarbeit hier reicht, mit einer Roboterhand, die 21 von 25 Stürzen selbst abfing.

Eine Woche vor der Vorstellung der Hand hat die Hyundai Motor Group in Georgia ihr Application Center für Robotik eröffnet, in dem Atlas Arbeitsschritte aus der Autoproduktion lernt. Die Hand ist für diese Halle gebaut und nicht für eine Bühne. Das erklärt auch die Werkzeugliste, denn Nagler und Schweissbrenner braucht niemand für eine Demonstration im Wohnzimmer.

Was Boston Dynamics nicht sagt, ist alles, was für einen Einkauf zählen würde. Kein Preis, keine Standzeit, kein Termin für die Serie, keine Angabe, wie lange ein Austausch dauert, wenn in der Nachtschicht ein Finger bricht. Wer in der Schweiz einen Humanoiden evaluiert, fragt deshalb besser früh nach der Handkonfiguration und danach, wer den Ersatz liefert. Ein gebrochener Finger ist in der Werkhalle kein Schönheitsfehler, sondern ein Stillstand.