Roboter fühlen bald zuverlässig wie Menschen

Sie ermöglicht es den Maschinen, nicht nur zu erkennen, wie stark sie auf ein Objekt drücken, sondern auch die Richtung der ausgeübten Kräfte, ob ein Objekt verrutscht und sogar wie rau dessen Oberfläche ist.

Kräfte schwer zu erfassen

Menschliche Finger nutzen mehrere Arten von Mechanorezeptoren, um Druck, Kraft, Vibration und Textur gleichzeitig wahrzunehmen. Die Reproduktion dieser multidimensionalen Tastwahrnehmung in künstlichen Systemen ist eine grosse Herausforderung, insbesondere bei Geräten, die sowohl klein als auch robust und damit für den alltäglichen Einsatz geeignet sind.

"Die meisten taktilen Sensoren sind entweder zu sperrig, zu empfindlich, zu komplex in der Herstellung oder nicht in der Lage, zwischen normalen und tangentialen Kräften genau zu unterscheiden. Das war ein grosses Hindernis für die Entwicklung wirklich geschickter Robotermanipulatoren", unterstreicht Entwickler Tawfique Hasan.

Vor diesem Hintergrund haben die Experten ein weiches, flexibles Verbundmaterial entwickelt, das Graphen-Blätter, verformbare Metallmikrotröpfchen und Nickelpartikel in einer Silikonmatrix kombiniert. Inspiriert von den Mikrostrukturen der menschlichen Haut, haben die Fachleute das Material zu mikrometergrossen Pyramiden geformt, die einwirkende Kräfte mit ihren Spitzen registrieren. Das gelingt mit je vier winzigen Drucksensoren in der Basis jeder Pyramide.

Sensor erfühlt sogar Sandkorn

Das Ergebnis ist ein taktiler Sensor, der empfindlich genug ist, um ein Sandkorn zu erfühlen. Er kann auch Scherkräfte von senkrechtem Druck unterscheiden, wodurch er erkennen kann, wenn ein Objekt zu rutschen beginnt, sodass der Greifer nachjustieren kann. In Tests hat er Objekte wie dünne Papierröhren greifen können, ohne sie zu zerdrücken.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftsensoren, die auf Vorabinformationen über die Eigenschaften eines Objekts angewiesen sind, passt sich das neue System durch Schlupferkennung in Echtzeit an. Über die Industrierobotik hinaus könnte die neue sensible "Haut" auch für die Prothetik von Bedeutung sein.

Künstliche Gliedmassen sind auf taktiles Feedback angewiesen, um den Benutzern ein Gefühl für Berührungen zu vermitteln. Die neuen Kraftsensoren könnten eine natürlichere Interaktion mit Objekten ermöglichen und so die Kontrolle, Sicherheit und das Vertrauen der Benutzer verbessern, unterstreichen die Wissenschaftler abschliessend.

Auch Forscher des King's College London orientieren sich an einigen der bekanntesten "Sensoren" der Natur wie Katzenpfoten und Elefantenrüssel, um noch ausgereiftere technische Sensoren mit menschenähnlichem Tastsinn zu entwickeln. In Kombination mit Arbeiten zum Training dieser Sensoren in einer Weise, die das taktile Gedächtnis des Menschen widerspiegelt, sollen Zeitaufwand und Kosten zur Herstellung von Robotern stark sinken, wie pressetext berichtete. (pressetext.com)