Sometimes a human’s hand is damaged to an extent where it can no longer be preserved, an amputation is then necessary in order not to increase the damage to the body. Current technology offers prostheses that serve as a replacement for an amputated hand and can support the user in his daily life. However, to replace a human hand, the prosthetic device needs to fulfil multiple criteria. A bionic hand prosthesis must be functional, comfortable, light and affordable. Commercial bionic hands nowadays are made from rigid materials such as carbon-fibre to save weight – but these materials can be expensive. Due to the control algorithms which acquire signals from the human body and the possible grasping strength of such a hand, there is a risk of damaging an object while grasping it. Soft robotics research on bionic hand prostheses focuses on solving this problem by using soft materials like silicone for the actuators.
In this bachelor’s thesis the development and manufacturing of a pneumatically operated bionic hand is presented. This prototype is made of soft materials and PneuFlex soft actuators are used as fingers. In a series of tests, the concept was checked for functionality. In addition, alternative concepts are suggested and evaluated, which would make it possible to hold the actuators in desired positions other than the neutral position.
Manchmal ist die Hand eines Menschen so stark geschädigt, dass sie nicht mehr erhalten werden kann. Es ist eine Amputation notwendig, um den Schaden am Körper nicht zu vergrößern. Die aktuelle Technologie bietet Prothesen, welche als Ersatz für eine amputierte Hand dienen und den Benutzer in seinem täglichen Leben unterstützen können. Um jedoch eine menschliche Hand zu ersetzen, muss die Prothese mehrere Kriterien erfüllen. Eine bionische Handprothese muss funktional, komfortabel, leicht und kostengünstig sein. Kommerzielle bionische Hände werden heutzutage aus starren Materialien hergestellt wie Kohlefaser, um Gewicht zu sparen – aber diese Materialien können teuer sein. Aufgrund der Steueralgorithmen, die Signale des menschlichen Körpers erfassen, und der möglichen Griffkraft einer solchen Hand besteht die Gefahr, dass ein Objekt beim Greifen beschädigt wird. Die Soft-Robotik Forschung zu bionischen Handprothesen konzentriert sich darauf, dieses Problem zu lösen, indem softe Materialien wie Silikon für die Aktuatoren verwendet werden.
In dieser Bachelorarbeit wird die Entwicklung und Fertigung einer pneumatisch betriebenen bionischen Hand vorgestellt. Dieser Prototyp besteht aus soften Materialien und PneuFlex Soft-Aktuatoren werden als Finger verwendet. In einer Testreihe wurde das Konzept auf Funktionalität geprüft. Zusätzlich werden alternative Konzepte aufgezeigt und bewertet, die es ermöglichen, die Aktuatoren nicht nur in der Ruheposition, sondern auch in anderen gewünschten Positionen zu halten.
