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Aug 19, 2023

Innovative Roboterhaut imitiert die menschliche Flexibilität

Wenn Sie das nächste Mal Ihren Morgenkaffee trinken, beobachten Sie, wie sich Ihre Handfläche um die Tasse legt. Es ist wahrscheinlich nichts, was Sie normalerweise bemerken würden, aber Ihre Haut kann sich zusammenziehen, um Ihnen zu helfen, es zu vermeiden

Wenn Sie das nächste Mal Ihren Morgenkaffee trinken, beobachten Sie, wie sich Ihre Handfläche um die Tasse legt. Es ist wahrscheinlich nichts, was Sie normalerweise bemerken würden, aber Ihre Haut kann komprimiert werden, um zu verhindern, dass Ihr Getränk verschüttet wird.

Forscher der Northeastern University erforschen, wie diese Vielseitigkeit und Taktilität auf die Robotik übertragen werden können.

Im Rahmen eines neuen Forschungsprojekts, das von der National Science Foundation unterstützt wird, wird Ravinder Dahiya, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Northeastern, die Machbarkeit untersuchen, die Robotik-Community diesem Ziel einen Schritt näher zu bringen.

Konkret wird Dahiya daran arbeiten, ein Gerät zu entwickeln, das es der in Robotern verwendeten elektronischen Haut ermöglichen würde, sich ähnlich wie die menschliche Haut auszudehnen und zusammenzuziehen.

Das Gerät wird laut Dahiya aus einem „Berührungssensor bestehen, der in einen flexiblen, ultradünnen Aktuator auf Basis einer weichen elektromagnetischen Spule integriert ist“. Ein Aktuator sei eine Komponente eines Geräts, die dessen Bewegung ermöglicht, erklärt er.

„Das Gerät ist ein integrierter Sensor und Aktor“, sagt Dahiya. „Der Aktuator ist der Teil, der es uns ermöglicht, die Haut auszudehnen und zusammenzuziehen. Das wäre die neue Komponente.“

Das Projekt wird im Oktober beginnen und Dahiya und sein Team werden im neuen EXP-Gebäude von Northeastern arbeiten, das bald auf dem Bostoner Campus eröffnet wird.

Über einen Zeitraum von zwei Jahren werden Dahiya und sein rund 20-köpfiges Team das Konzeptgerät entwickeln. Das Team wird sowohl aus Doktoranden als auch aus Postdoktoranden bestehen.

Eines der Ziele des Vorhabens ist es, „Doktoranden in den interdisziplinären Bereichen Robotik, Materialwissenschaft, Elektromagnetik, Sensorik und fortschrittliche Fertigung auszubilden“, heißt es in der Zusammenfassung des Projekts.

Dahiya stellt schnell fest, dass Forscher wie er seit fast einem Jahrzehnt an der Entwicklung elektronischer Skins für Roboter arbeiten. Durch ihre Arbeit entwickelten sie Berührungssensoren, die es der Haut ermöglichten, auf Reize zu reagieren.

„Aber wir haben festgestellt, dass es bei der Haut nicht nur um das Gefühl geht. Es geht auch um das, was wir „haptische Interaktion“ nennen, was im Wesentlichen bedeutet, dass die Informationen vom Kontaktpunkt zum Gehirn und dann zurück zum Kontaktpunkt gelangen“, sagt er. „So können wir verschiedene Arten von Objekten erforschen. Hier werden die Merkmale der Komprimierbarkeit der Haut oder der Ausdehnung der Haut sehr wichtig.“

Laut Dahiya sind die potenziellen Anwendungen, die das Gerät ermöglichen könnte, enorm. In Lagerhäusern könnte es beispielsweise die Fähigkeit von Robotern verbessern, Artikel unterschiedlicher Dichte, Form und Gewicht zu handhaben, stellt er fest.

Die Technologie könnte auch in Rehabilitationseinrichtungen eingesetzt werden, um denjenigen zu helfen, die lernen, die Funktion ihrer Extremitäten wiederzuerlangen, und denjenigen, die Gliedmaßen verloren haben, sagt er.

„Für Amputierte möchte man ihnen zusätzliche Flexibilität beim Umgang mit Gegenständen bieten“, sagt Dahiya. „Es geht darum, die Motoren zu bewegen, die nicht immer präzise sind, sodass die Ausdehnung der Haut die Lücke füllt und es ihnen ermöglicht, Objekte viel besser zu erkunden.“

Im Bereich der Verbraucherrobotik sagt Dahiya, dass das Gerät es Humanoiden ermöglichen könnte, durch Reize auf eine menschlichere Art und Weise zu reagieren.

„Obwohl es Roboter gibt, die wie Menschen lächeln können, ist dieses Lächeln programmiert. Dieser Skin wird dem eine neue Dimension verleihen, da es die Möglichkeit geben wird, Berührungsfeedback zu erhalten“, sagt er.

Dahiya sagt, dass er und sein Team gerne mit anderen Abteilungen und Gruppen auf dem Campus zusammenarbeiten, die an ähnlichen Technologien arbeiten. Er hebt seine Kollegen hervor, die ihre Forschung auf Materialwissenschaften konzentrieren.

„Derzeit haben wir eine Materialliste und unsere aktuelle Simulation zeigt, dass sie funktionieren sollten, aber im Laufe der Forschung finden wir möglicherweise einige Materialien, die besser sind. Kollegen aus der Materialwissenschaft können Erkenntnisse liefern, wenn wir mit ihnen zusammenarbeiten“, sagt er.

Cesareo Contreras ist ein Northeastern Global News-Reporter. Schicken Sie ihm eine E-Mail an [email protected]. Folgen Sie ihm auf Twitter @cesareo_r