Das Unternehmen untersuchte dafür Arbeitsabläufe aus 16 typischen Fertigungsbereichen und nutzte einen Teil davon, um verschiedene Handkonstruktionen in Simulationen zu vergleichen.

Die Hand hat 21 Freiheitsgrade, wird von 26 Elektromotoren angetrieben und verfügt über 1.500 taktile Messpunkte. Eine menschliche Hand kommt auf 27 Freiheitsgrade. Einen Termin für eine Serienproduktion hat das Unternehmen nicht genannt.

Ausgewertet wurden 1.827 Arbeitsabläufe

In den 16 Fertigungsbereichen des Unternehmens erfasste ein Team zunächst 2.579 standardisierte Arbeitsabläufe. Davon wurden 1.827 für die Datenerhebung und Analyse ausgewählt. Nach Angaben von Xiaomi deckt der Datensatz damit mehr als 70,8 Prozent der typischen manuellen Arbeitsvorgänge in den untersuchten Bereichen ab. Die Daten wurden unter anderem mit Videoaufnahmen und Bewegungserfassung gesammelt und anschließend für die Auswertung aufbereitet.

Die Entwickler übertrugen außerdem Werkzeuge, Bauteile und andere Gegenstände aus der Fabrik in eine digitale Simulation. Dort prüften sie, wie zuverlässig Roboterhände mit unterschiedlich vielen Freiheitsgraden Gegenstände greifen können.

Was sind Freiheitsgrade?Freiheitsgrade geben an, wie viele Bewegungen sich unabhängig voneinander steuern lassen. Bei einer Roboterhand kann das zum Beispiel das Beugen eines Fingergelenks oder das Bewegen eines Fingers zur Seite sein. Je mehr Freiheitsgrade vorhanden sind, desto mehr unterschiedliche Bewegungen kann die Hand ausführen.

21 Freiheitsgrade als Ergebnis der Simulationen

Bei Konstruktionen mit 17 bis 21 Freiheitsgraden lag die durchschnittliche Erfolgsquote für stabile Griffe laut Xiaomi um 15 bis 38 Prozent höher als bei Varianten mit sechs bis 15 Freiheitsgraden. Die Auswertung ergab außerdem, dass die 21-Freiheitsgrad-Hand die größte Abdeckung der untersuchten Fabrikabläufe und die höchste Greifquote erreichte. Bei einer weiteren Erhöhung auf 23 Freiheitsgrade oder mehr nahm der zusätzliche Nutzen deutlich ab.

Die Ergebnisse beziehen sich auf Simulationen mit den erfassten Fabrikdaten. Sie belegen daher noch nicht, wie sich die Hand bei längerem Einsatz an einer realen Produktionslinie bewährt.

Motoren, Seilzüge und Tastpunkte

Die 26 Motoren arbeiten in einem gemischten Antriebssystem. Xiaomi kombiniert dieses mit einer Seilzugsteuerung, bei der Seilspannung Bewegungen der Finger überträgt. Das soll laut Unternehmen eine genauere Kontrolle der Greifkraft ermöglichen und die Wartung erleichtern. Auch die Wärmeabfuhr wurde überarbeitet.

Die 1.500 taktilen Messpunkte verteilen sich über die gesamte Handfläche. An Fingerspitzen, Fingerkuppen und Fingerwurzeln beträgt die räumliche Auflösung einen Millimeter, in der Handfläche zwei Millimeter. Die Sensorik soll Berührungen und Druck an verschiedenen Stellen der Hand erfassen. Einzelne Sensorelemente seien austauschbar, was die Wartung erleichtern soll.