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Statt komplexer Touch-Sensorik: Forscher machen Taktilität per Licht sichtbar
Roboter „fühlen“ zu lassen, ist mit hohem Aufwand verbunden. Ein Sensor aus mechanochromen Material soll die taktile Erfassung vereinfachen.
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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.
Ein Ingenieursteam der Queen Mary University of London hat einen taktilen Sensor für Roboterhände entwickelt, der die beim Touch entstehenden Kräfte in dynamische Farbmuster umwandelt. Diese können dann von einer einfachen Kamera erfasst und ausgewertet werden. Komplexe taktile Sensor-Arrays in den Roboterhänden sollen damit überflüssig werden.
Um Roboter einen Gegenstand „fühlen“ zu lassen, muss viel Aufwand betrieben werden. Die Sensoren in den Fingern sind aufwendig in der Konstruktion und lassen sich nur schwer miniaturisieren. Bildbasierte Systeme erfordern einen hohen Rechenaufwand, was zu hohen Latenzen führt. Schnellere dieser Systeme kämpfen dagegen mit einer geringeren Genauigkeit bei der taktilen Erfassung.
Die Wissenschaftler der Queen Mary University haben einen gänzlich anderen Ansatz gewählt und einen taktilen Sensor entwickelt, der unterschiedlichen Druck in Farbmuster umwandelt, die direkt vom Sensor als sichtbares Licht angezeigt werden. Die Forschungsergebnisse haben die Ingenieure in der Studie „High-resolution real-time mechanochromic tactile sensors“ veröffentlicht, die in Science Advances erschienen ist.
Der Sensor besteht aus mechanochromem Material, das auf mechanischen Stress, wie Drücken, Ziehen und Biegen, mit Farbänderungen reagiert. Eine einfache, kostengünstige Kamera erfasst die dabei entstehenden Lichtfelder, die in Echtzeit ausgewertet werden. Die Forscher schreiben, dass sich auch sehr kleine Druckänderungen sichtbar machen lassen und erfasst werden können. In den dabei entstehenden Druckkarten sind sogar Fingerlinien sichtbar.
Der Vorteil des Verfahrens liegt in seiner Simplizität. Statt dichte, aufwendige und teure Sensor-Arrays zu verwenden, deren Signale rechenintensiv ausgewertet werden müssen, entstehen die Farbfelder direkt im Sensormaterial, sodass die Druckinformation bereits im Lichtsignal vorhanden sind. „Man rekonstruiert die Berührung nicht mehr – man beobachtet sie direkt“, sagt James Busfeld, Professor an der Queen Mary University und Co-Autor der Studie. Dadurch entfällt neben der teuren Sensorik auch die rechenaufwendige Rekonstruktion der Druckinformationen.
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