Künstlicher Sensor imitiert den menschlichen Tastsinn.

Ein Forscherteam hat einen künstlichen taktilen Sensor entwickelt, der die Fähigkeit der menschlichen Haut nachahmt, Oberflächeninformationen wie Formen, Muster und Strukturen zu erfassen. Dies kann ein Schritt näher an der Herstellung elektronischer Geräte und Roboter sein, die Empfindungen wie Rauheit und Glätte wahrnehmen können.

„Die Nachahmung der menschlichen Sinne ist einer der beliebtesten Bereiche der Technik, aber der Tastsinn ist bekanntlich schwer zu replizieren“, sagt Kwonsik Shin, Ingenieur am koreanischen Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) und Hauptautor der in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics veröffentlichten Studie.

Der Mensch spürt nicht nur mehrere Merkmale seiner Umgebung wie Druck, Temperatur, Vibration, Spannung und Scherkraft gleichzeitig, sondern auch psychologische Parameter wie Rauheit, Glätte, Härte und Schmerz. Das Erkennen präziser Oberflächeninformationen ist ein entscheidender erster Schritt, um psychologische Berührungsempfindungen zu replizieren.

Um diese Herausforderung zu meistern, haben sich die DGIST-Forscher mit Kollegen von ASML Korea, der Dongguk University-Seoul, der Sungkyunkwan University und der University of Oxford zusammengetan. Sie entwickelten ein Gerät, das in der Lage ist, Oberflächentexturen mit hoher Genauigkeit zu messen. Der Sensor besteht aus piezoelektrischen Materialien – hochempfindlichen Materialien, die als Reaktion auf auftretende Belastungen elektrische Energie erzeugen können. Diese Materialien haben ähnliche Eigenschaften wie die Haut.

Der neue Sensor hat mehrere Vorteile gegenüber bestehenden künstlichen Sensoren. Erstens kann es Signale sowohl durch Berührung als auch durch Gleiten erkennen. Dies imitiert die beiden Arten, wie Menschen Oberflächeneigenschaften wahrnehmen: durch Stossen oder Überfahren mit den Fingern. Die meisten künstlichen Sensoren verwenden eine einzige Methode. Zweitens besteht es aus einer Anordnung von mehreren Rezeptoren, so dass die Gleitgeschwindigkeit aus dem Zeitintervall zwischen zwei Rezeptorsignalen und dem Abstand zwischen ihnen berechnet werden kann. Die meisten Roboterfinger verwenden einen einzigen Rezeptor, der einen externen Tachometer erfordert.

Die Forscher testeten ihren Sensor, indem sie Stempel in Form eines Quadrats, Dreiecks oder einer Kuppel gegen die Sensoroberfläche drückten. Sie fügten dem Sensor auch weiches Material hinzu, um zu sehen, ob er die Tiefe messen und so dreidimensional erfassen kann. Der Sensor erzeugte je nach Form des Stempels unterschiedliche Spannungen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Sensor eine hohe räumliche Auflösung hat und die Oberflächeneigenschaften bestimmter Objekte, wie Breite und Neigung, mit hoher Genauigkeit darstellen kann. Allerdings kann der Sensor derzeit nicht perfekt zwischen Formen in 3-D unterscheiden.

In Zukunft könnte der Sensor in elektronische Geräte wie Roboter oder Smartphones integriert werden, um deren Fähigkeit, Oberflächentexturen zu erkennen, zu verbessern.

Mehr Informationen:
Kwonsik Shin et al, Künstliche taktile Sensorstruktur für die Oberflächentopographie durch Gleiten, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics (2018). DOI: 10.1109/TMECH.2018.2870917

Teilen Ist Liebe! ❤❤❤ 17 shares ❤❤❤

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

shares