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28.07.2023
Produktion der Zukunft
News
Robotik: Neue hautähnliche Sensoren passen fast immer
Forschende aus dem Robotik- und KI-Institut MIRMI der Technischen Universität München (TUM) haben ein automatisiertes Verfahren entwickelt, mit dem sie weiche Sensoren herstellen können. Diese Messzellen sind universell und lassen sich an nahezu allen Objekten anbringen. Besonders in der Robotik und Prothetik sollen sie zum Einsatz kommen.
“Die Umwelt zu erfassen und wahrzunehmen ist sehr wichtig, um zu verstehen, wie wir effektiv mit ihr interagieren können”, sagt Sonja Groß. Ein wichtiger Faktor für die Interaktion mit Objekten sei deren Form. “Sie bestimmt, wie wir spezifische Aufgaben ausführen können”, so die Wissenschaftlerin vom Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI) der TUM. Hinzu kommt, dass auch physikalische Eigenschaften eines Gegenstands wie seine Härte und Flexibilität Einfluss darauf haben, wie man ihn beispielsweise greifen und mit ihm umgehen kann.
Neues “Framework” für weiche Sensoren erstmals vorgestellt
Traditionelle Sensoren stoßen an ihre Grenzen, wenn es um individuelle Anpassungen geht. Bis jetzt gab es kein Verfahren, mit dem sich Sensoren für starre, beliebig gestaltete und beliebig große Objekte herstellen ließen. Hier setzt die Forschung von Sonja Groß und ihrem Kollegen Diego Hidalgo an. Das Besondere: Ein weiches hautähnliches Material, das sich um die Objekte schmiegt. Noch dazu hat die Forschungsgruppe ein “Framework” entwickelt, um diese Haut weitgehend automatisiert herzustellen. Und das funktioniert so:“In einer Software bauen wir die Struktur für die Sensorik”, sagt Hidalgo, “diese Informationen schicken wir an einen 3-D-Drucker, wo unsere weichen Sensoren hergestellt werden.” Dabei bringt der Drucker eine leitfähige, schwarze Paste in flüssiges Silikon ein. Während das Silikon aushärtet, bleibt die Paste flüssig und ist durch das Silikon umschlossen. Werden die Sensoren gedrückt oder gedehnt, verändert sich deren elektrischer Widerstand. “So erfahren wir, wie stark eine Fläche gedrückt oder gedehnt wurde. Wir nutzen dieses Prinzip, um generell Interaktionen mit den Objekten zu verstehen und ganz konkret, um eine künstliche Hand kontrollieren zu können, die mit diesen Objekten interagiert”, erläutert Hidalgo. Das Besondere: Die in Silikon gebetteten Sensoren passen sich der jeweiligen Oberfläche (beispielsweise Fingern oder Händen) an und liefern trotzdem verlässlich präzise Daten, die für die Interaktion mit der Umgebung genutzt werden können.
Neue Perspektiven für Robotik und speziell die Prothetik
“Die Integration dieser weichen, hautähnlichen Sensoren in 3-D-Objekte eröffnet neue Wege der fortschrittlichen Haptik in der künstlichen Intelligenz”, ist auch der Executive Director des MIRMI Sami Haddadin überzeugt. Denn die Sensoren liefern wertvolle Informationen etwa über Druckkräfte und Verformungen in Echtzeit – geben also sofortige Rückmeldungen. So erweitern sie die Wahrnehmung eines Objektes oder einer Roboterhand – und eine anspruchsvollere und feinfühligere Interaktion wird möglich.Diese Arbeit hat das Potenzial, Industrien wie die Robotik, Prothetik und die Mensch-Maschine-Interaktion generell zu revolutionieren, indem sie drahtlose und individualisierbare Sensorisierung für beliebige Objekte und Maschinen ermöglicht.
Sami Haddadin, Executive Director des MIRMI
