Der Königsweg in der Robotik und Prothetik basiert darauf, die sensomotorischen Fähigkeiten des Menschen nachzuahmen, zum Beispiel die einer Hand. In der Robotik werden Kraft- und Drehmomentsensoren herkömmlicherweise fest integriert. Diese Messzellen liefern wertvolles Feedback über die Interaktion des robotischen Systems – wie beispielsweise einer künstlichen Hand – mit der Umgebung. Allerdings stoßen traditionelle Sensoren an Grenzen, wenn es um individuelle Anpassungen geht. Zudem lassen sie sich nicht auf beliebigen Objekten anbringen. Sprich: Bis jetzt gab es kein Verfahren, mit dem sich Sensoren für starre, beliebig gestaltete und beliebig große Objekte herstellen ließen.

Das Forscherteam im MIRMI-Labor (vlnr): Dr. Amartya Ganguly, Sonja Groß, Diego Hidalgo-Carvajal

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Hier setzt die Forschung von Sonja Groß and Diego Hidalgo an, Wissenschaftlern vom Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI) der TU München (TUM), die sie gerade auf der Robotik-Konferenz ICRA in London vorgestellt haben. Das Besondere: Ein weiches Haut-ähnliches Material, das sich um die Objekte schmiegt. Darüber hinaus hat die Forschungsgruppe ein ‚Framework‘ entwickelt, um diese Haut weitgehend automatisiert herzustellen: »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. Die in Silikon gebetteten Sensoren passen sich der jeweiligen Oberfläche (wie beispielsweise auch Fingern oder Händen) an und liefern trotzdem verlässlich präzise Daten, die für die Interaktion mit der Umgebung genutzt werden können.

»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 Prof. 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. Haddadin wagt eine Prognose: »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.«