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Aug 16, 2023

Haut entwickeln

Robotersysteme stehen seit langem vor der Herausforderung, dass es ihnen an Sensorfähigkeiten mangelt, die mit denen menschlicher Finger vergleichbar sind. Während Roboter ihre Position und Stärke besser kontrollieren können, fällt es ihnen schwer, wann

Robotersysteme stehen seit langem vor der Herausforderung, dass es ihnen an Sensorfähigkeiten mangelt, die mit denen menschlicher Finger vergleichbar sind. Während Roboter ihre Position und Kraft besser kontrollieren können, fällt es ihnen schwer, vom Manövrieren schwerer Objekte zu empfindlichen Objekten überzugehen. Menschen hingegen besitzen dank der extremen Empfindlichkeit ihrer Berührungsrezeptoren und der hohen Dichte an Nervenenden in ihrer Haut die Fähigkeit, sich nahtlos an verschiedene Objekte anzupassen.

In einer bahnbrechenden Entwicklung haben Forscher ein Verfahren entwickelt, um Robotersysteme mit einer hautähnlichen Oberfläche auszustatten, die beliebige Formen und Druckerkennung ermöglichen kann. Die hochflexible Sensorhaut kann auf verschiedenen Oberflächen, einschließlich Fingern, haften. Dieser Sprung in der Sensortechnologie beseitigt eine erhebliche Hürde, mit der Roboter konfrontiert sind, wenn sie die Geschicklichkeit menschlicher Berührung erreichen wollen.

Die Forscher Sonja Groß und Diego Hidalgo stellten ihre innovativen Arbeiten auf der ICRA Robotics Conference in London vor. Sie entwickelten ein Verfahren, bei dem eine leitfähige schwarze Paste in flüssiges Silikon eingespritzt wird. Wenn das Silikon aushärtet, bleibt die Paste flüssig und in der Silikonstruktur eingeschlossen. Dadurch kann der Sensor Druckänderungen erkennen, wenn sich die Silikonstruktur verformt.

Dabei wird die Sensorstruktur per Software entworfen und anschließend mit einem 3D-Drucker hergestellt. Die Sensoren sind vielseitig einsetzbar und können an fast jedem Objekt angebracht werden, was sie in der Robotik und Prothetik nützlich macht. Wenn die Sensoren gedrückt oder gedehnt werden, ändert sich ihr elektrischer Widerstand und gibt Aufschluss über den Grad des Drucks oder der Dehnung. Dieses Prinzip ermöglicht das Verständnis von Objektinteraktionen und die Steuerung künstlicher Hände.

Mithilfe gedruckter Elektronik und flexibler Materialien erzielten die Forscher Soft-Touch-Sensoren mit produktionsfreundlichen Designs. Durch das Einspritzen einer leitfähigen schwarzen Paste in flüssiges Silikon schufen sie einen Sensor, bei dem sich der Widerstand mit den Druckkräften ändert, die aufgrund von Verformungen in der Silikonstruktur auf die innere Flüssigkeit ausgeübt werden. Die Forscher demonstrierten das direkte Drucken von Sensoren auf flexible Oberflächen.

Die zukünftige Bedeutung solcher Technologien liegt darin, Robotern eine sicherere und bewusstere Interaktion mit Menschen zu ermöglichen. Während bestehende visuelle und akustische Systeme es Robotern ermöglichen, in ihrer Umgebung zu navigieren und sie wahrzunehmen, ist die Berührung ein entscheidender sensorischer Input. Ohne Berührungssensoren wären Roboter nicht in der Lage, die Kraft, die sie auf Objekte und Menschen ausüben, genau zu messen, was möglicherweise zu Unfällen oder beschädigten Gegenständen führen könnte. Der Einbau von Berührungssensoren in Roboter gibt ihnen nicht nur die Kontrolle über ihre Kraft, sondern verbessert auch ihre nonverbalen Kommunikations- und Objekterkennungsfähigkeiten.

Die Entwicklung hautähnlicher Sensoren mit beliebigen Formen und Druckerkennung bringt Roboter der Nachahmung der Geschicklichkeit und Sensibilität menschlicher Berührungen einen Schritt näher und eröffnet neue Möglichkeiten für die Interaktion und Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter.