Robotertechnik Künstliche Haut fühlt fast wie menschliche Hand

Tastsinn für Roboter: Forscher haben Oberflächen aus Drucksensoren entwickelt, die ähnlich sensibel und reaktionsschnell sind wie menschliche Haut. Die Materialien könnten Robotern zum Beispiel ermöglichen, eine Spülmaschine auszuräumen, ohne die Gläser zu zerdrücken.

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Die menschlichen Hände sind ein Wunder: Mit minimalem Druck können die Fingerspitzen die Rauigkeit einer Oberfläche ertasten und so Unterschiede von 0,05 Millimetern erkennen. Auch die Temperatur erfühlen wir problemlos - für einen Roboter sind das bislang kaum erreichbare Fähigkeiten.

Schon ein rohes Ei überfordert die meisten modernen Roboterhände. "Menschen wissen im Allgemeinen, wie man ein zerbrechliches Ei halten muss, ohne es zu zerbrechen", sagt Ali Javey, ein Computerexperte an der University of California in Berkeley. "Falls wir jemals einen Roboter entwickeln, der den Geschirrspüler ausräumt, müssten wir sicherstellen, dass er dabei die Weingläser nicht zerbricht", sagt der Wissenschaftler. Zugleich sollte es dem Roboter möglich sein, einen großen Suppentopf zu fassen, ohne ihn fallen zu lassen.

Diesem Ziel sind nun zwei Forschergruppen unabhängig voneinander näher gekommen. Sie stellen im Fachblatt "Nature Materials" Oberflächen vor, die mit einem dichten Netz von Sensoren überzogen sind. Beide Materialien erreichen eine Reaktionszeit von weniger als 100 Millisekunden. Nur so lässt sich verhindern, dass eine Roboterhand beim Greifen eines Gegenstands zu fest zudrückt.

Die Sensibilität der künstlichen Hautvarianten lag zwischen 0,5 bis 20 Kilopascal, was Robotikexperten große Hoffnungen macht. "Die Studien sind Meilensteine in der Entwicklung ultrasensitiver Berührungstechnologien", schreibt John Borland vom Trinity College in Dublin in einem Kommentar für "Nature Materials".

Die von Ali Javey und seinen US-Kollegen entwickelte Elektrohaut besteht aus einem Gerüst aus Nanodrähten aus den Materialien Silizium und Germanium, das auf einen klebrigen Untergrund aufgetragen wird. Darauf kommen Nano-Transistoren und darüber eine Schicht aus flexiblem Gummi. Der Prototyp mit einer Größe von 49 Quadratzentimetern konnte den Druck für alltägliche Tätigkeiten herausfinden - wie das Tippen auf einer Tastatur oder das Halten eines Gegenstands.

Einen anderen Ansatz wählte ein Team um die chinesischstämmige Professorin Zhenan Bao von der Stanford University in Kalifornien. Sie nutzte einen Gummiuntergrund mit eingebauten Widerständen, der entsprechend des Drucks seine Stärke verändert. Das Material ist im Unterschied zur Haut von Javeys Team nicht flexibel, es lässt sich prinzipiell aber ebenfalls in einer biegsamen Version herstellen.

Der Weg bis zu einem humanoiden Roboter, der es mit dem Menschen aufnehmen kann, ist allerdings noch weit. Auf der Suche nach einer Entsprechung für die menschlichen Sinnesorgane ist es bereits gelungen, gute Techniken für Sehen und Gehör zu entwickeln, nur langsam geht es beim Schmecken und Riechen voran. Der Tastsinn gilt als die größte Herausforderung.

Hda/AFP/dapd

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