El LearningGripper parece una forma abstracta de la mano humana. También sus acciones tienen mucho en común con su modelo natural: la pinza del robot con cuatro dedos aprende automáticamente por medio del proceso de aprendizaje de la máquina a rotar una esfera en una posición elevada en cualquier orientación dada.
Para llevar a cabo esta acción compleja, solo se definen de antemano las acciones elementales y las posibles posiciones de los dedos del LearningGripper, así como la función de feedback del entorno. Solo se le dice lo que tiene que ser capaz de hacer, pero no cómo resolver la tarea. La estrategia de movimiento necesaria para ello se desarrolla de forma independiente por los algoritmos de aprendizaje de la pinza, sin ninguna otra programación.
Según algunas teorías, los humanos somos tan inteligentes porque nuestra mano puede resolver muchas tareas complejas. Los bebés comienzan a agarrar objetos, como el dedo de su madre, muy temprano. En cuanto aprendemos a agarrar un objeto correctamente, podemos girarlo y mirarlo desde todos los lados. Es la única manera de reconstruir una imagen tridimensional del objeto en la cabeza. Por tanto, la mano también nos sirve a los humanos para aprender.
Los métodos de aprendizaje de las máquinas son comparables a los de las personas: tanto si son positivos como negativos, necesitan feedback sobre sus acciones para poder clasificarlas y aprender de ellas. El LearningGripper utiliza el método de aprendizaje de refuerzo. A la pinza no se le da ninguna acción concreta que tenga que imitar. Optimiza sus habilidades basándose únicamente en la información que recibe de sus acciones anteriores. Esto aumenta la probabilidad de que ejecute un movimiento exitoso y no repita un movimiento menos exitoso.
Los cuatro dedos los accionan un total de doce actuadores de fuelle neumático con una presión baja de entre 2,5 y 3,5 bares. Cada uno de ellos tiene tres grados de libertad y las funciones básicas del dedo índice. Ya en el estado inicial, toda la mano puede elegir entre 3¹² acciones totales para reorientar la esfera. Gracias a la coordinación inteligente de los dedos y a la estructura flexible de los fuelles, la cinemática se mueve libremente y es flexible. Puede agarrar, levantar y girar con seguridad incluso los objetos más sensibles, como su modelo natural.
En el modelo expuesto para ferias del LearningGripper, una pinza demuestra cómo necesita menos de una hora para aprender una estrategia de movimiento mecánico: desde su primer intento hasta la ejecución fiable de la tarea requerida. Una segunda pinza muestra el procedimiento aprendido en el escenario objetivo deseado: levanta la esfera y la gira de manera que la letra en relieve del extremo sea visible en el centro en la parte superior.