Robert Klatt
Eine künstliche Roboterhaut kann mit kostengünstigen Sensoren Nervengifte, den Sprengstoff TNT und unterschiedliche Viren erkennen. Dies soll unter anderem beim Umweltschutz helfen.
Pasadena (U.S.A.). Roboter können bisher vor allem physikalisch Werte wie die Temperatur und den Druck präzise bestimmen. Chemische Stoffe in ihrer Umwelt können sie hingegen kaum erkennen. Ein robotisches System, das Gefahrenstoffe identifizieren kann, brächte jedoch beim Umweltschutz, bei der Überwachung der öffentlichen Sicherheit und Gesundheit und in anderen Szenarien mit potenziellen Gefahrenzonen große Vorteile.
Laut Wei Gao vom California Institute of Technology (Caltech) ist „die Integration chemischer Sensoren für den autonomen Trockenphasen-Analysenachweis auf einer Roboterplattform extrem herausfordernd und wesentlich unterentwickelt“. Das Team um Gao hat nun jedoch eine künstliche Haut entwickelt, mit der Roboter verschiedene Nervengifte, den Sprengstoff Trinitrotoluol (TNT) und unterschiedliche Viren erkennen können.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Science Robotics besitzt die künstliche Haut kompakte elektronische Sensoren. Damit in Zukunft die Roboterhaut in großen Maßstab genutzt werden kann, achteten die Forscher bei der Entwicklung darauf, dass diese kostengünstig hergestellt werden kann. Alle Sensoren bestehen aus Spezialtinten, die auf den elastischen Kunststoff Polydimethylsiloxan (PDMS) aufgedruckt werden. Sie elektrischen Leitungen aus Silber-Nanodrähten bleiben auch bei einer Dehnung der künstlichen Haut elektrisch leitend.
Zudem enthalten die Hydrogele Elektrolyten, die die gefährlichen Substanzen erkennen. „Bei Integration in eine Roboterhand konnte, der mit Hydrogel beschichtete Platin-Graphen-Sensor das Trockenphasen-TNT effizient abtasten und innerhalb von drei Minuten eine stabile elektrische Antwort liefern“, erklären die Entwickler.
Zudem hilft die innovative Kunsthaut bei der Fernsteuerung der Roboterhand. Dazu wird die künstliche Haut mit dem Unterarm eines Menschen verbunden. Anschließend können die Sensoren die elektrischen Impulse der Muskeln erkennen. Mithilfe einer Künstlichen Intelligenz (KI) werden die Signale den unterschiedlichen Handbewegungen (greifen, loslassen…) zugeordnet. Die Roboterhand verhält sich dadurch genau wie der Mensch, auf dessen Unterarm sich die Haut mit den Sensoren befindet.
Mit dem sogenannten M-Boat demonstrierten die Wissenschaftler ein Einsatzszenario der Roboterhaut im Naturschutz. Sie rüsteten dazu ein kleines Boot mit drei Sensoren aus. Anschließend programmierten sie das System so, dass es das Boot immer in die Richtung steuert, wo sich im Wasser die höchste Konzentration einer gefährlichen Chemikalie befindet. Dies soll dabei helfen, die Quelle zu finden.
„Diese Technologie könnte die Wahrnehmungsfähigkeit zukünftiger intelligenter Roboter erheblich verbessern und den Weg zu zahlreichen neuen praktischen tragbaren und robotischen Anwendungen ebnen“, konstatieren die Forscher.
Science Robotics, doi: 10.1126/scirobotics.abn0495
