Elektronische Haut Leitfähige Polymere verleihen Robotern menschlichen Tastsinn

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Forscher der University of Cambridge und der University College London haben eine elektronische Polymerhaut entwickelt. Diese soll Robotern und Prothesen ein nahezu menschliches Tastempfinden verleihen. Die Haut basiert auf leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhren, wodurch Roboter sicherer mit ihrer Umwelt interagieren können.

Je enger Roboter und Menschen zusammenarbeiten, desto wichtiger werden Berührungs-, Druck- und Tastsensoren für eine sichere und intuitive Interaktion. Vor allem in der kollaborativen Robotik, der Servicerobotik oder der intelligenten Prothetik müssen robotische Systeme zukünftig immer sensibler werden, um Menschen effektiv und verletzungsfrei zu unterstützen. Herkömmliche Sensorlösungen stoßen jedoch oft an ihre Grenzen, was Flexibilität, Robustheit und Sensitivität betrifft. Damit Roboter künftig ähnlich sensibel reagieren wie der Mensch, haben Forscher der Universität Cambridge in Zusammenarbeit mit Kollegen des University College London (UCL) eine elektronische Haut entwickelt, die den Gliedmaßen eines Roboters menschenähnliche Tastfähigkeiten verleihen soll.

Feinfühlige Robotik-Anwendungen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Roboter-Hautsystemen, die Sensoren punktuell integrieren, nutzt die neu entwickelte elektronische Haut hochsensible leitfähige Polymere, die als gesamte Oberfläche als Sensorelemente funktionieren. Mehr als 860.000 fein vernetzte leitfähige Sensorpfade ermöglichen ein komplexes Erkennen unterschiedlichster Berührungen und Kontaktarten. Dabei registriert die Haut nicht nur Druck, sondern unterscheidet auch zwischen Temperaturänderungen, Schnitten oder sogar multiplen simultanen Berührungen.

Um die komplexen Signale optimal zu nutzen, setzen die Wissenschaftler zudem auf den Einsatz künstlicher Intelligenz. Durch maschinelles Lernen werden die relevanten sensorischen Pfade priorisiert. Obwohl die Sensitivität aktuell noch geringer als bei der menschlichen Haut ist, bedeutet dies einen wichtigen Schritt in Richtung einer robotischen Wahrnehmung, die menschlichen Fähigkeiten nahekommt.

Flexible Konstruktion mit spezialisierten Materialien

Die Verwendung polymerbasierter Materialien erlaubt zudem eine bislang unerreichte Flexibilität und Robustheit. Durch diesen Ansatz entstehen taktile Roboteranwendungen, die auch in dynamischen Situationen und anspruchsvollen Arbeitsumgebungen verletzungsfrei und zugleich feinfühlig interagieren können. Solche hochflexiblen technischen Entwicklungen könnten entscheidend sein, um eine präzisere und adaptivere Handhabung empfindlicher Objekte in Industrie, Robotik und medizinischen Anwendungen zu ermöglichen.

Vielfältige Einsatzpotenziale in Robotik und Prothetik

Die Einsatzmöglichkeiten für die flexible elektronische Haut sind breit gefächert. Neben menschenähnlichen Robotern oder intelligenten Prothesen sind es Anwendungen in der Medizin, die auf extrem elastische Sensoren setzen. Das können beispielsweise Roboter sein, die Ärzte bei Operationen unterstützen oder in der Pflege eingesetzt werden. Und nicht nur dort: In Zukunft könnte so eine Technik auch unsere Interaktion in virtuellen Welten verbessern oder als komfortables Wearable im Gesundheitsbereich dienen.

Noch arbeiten die Forschenden daran, diese elektronische Haut weiter zu verbessern, damit sie robuster, empfindlicher und vor allem industriell einfacher herzustellen ist. Ziel ist eine Lösung, die am Ende kostengünstig in Serie produziert werden kann. Gelingt das, könnte der Durchbruch aus Cambridge den Umgang zwischen Mensch und Maschine bald völlig neu gestalten und zahlreiche Bereiche unseres Alltags revolutionieren. (heh)

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