Robo-Haut ist so sensibel wie die menschliche

Künstliche Haut einer Robo-Hand beim Betasten einer Tomate (Foto: tsinghua.edu.cn/en)

Peking/Singapur (pte013/19.06.2024/11:30) - Forscher der Tsinghua-Universität ( https://www.tsinghua.edu.cn/en/ ), von denen einer auch an der National University of Singapore ( https://www.nus.edu.sg/ ) lehrt und arbeitet, haben die menschliche Haut für hochempfindliche Roboter der Zukunft künstlich nachgebaut. Gelungen ist ihnen das Kunststück mit einer Kombination von Mikrofabrikation, maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz (KI).

Bessere humanoide Roboter

Die künstliche Haut namens "3DAE-Skin" erkennt verschiedene Oberflächentypen, wenn sie in Robotern oder Handprothesen eingesetzt wird. Derzeit ist sie so groß wie eine Fingerkuppe, doch sie könnte auch ganze Flächen von humanoiden Robotersystemen bedecken, um ihnen die Bewegung in unebenem Gelände oder robotergestützte OPs zu erleichtern, sagen die Ingenieure. Die Ergebnisse dieser Studie sind in der Fachzeitschrift "Science" ( https://www.science.org ) veröffentlicht worden.

Die künstliche Haut kann verschiedene Kräfte mit einer Auflösung wahrnehmen, die dem menschlichen Tastsinn entspricht. Sie ist aus neun Schichten aufgebaut - die menschliche Haut kommt mit drei aus. Zwei dieser Schichten registrieren einwirkende Kräfte, zwei weitere Dehnungen. Dazwischen befinden sich fünf Pufferschichten. Sie alle befinden sich zwischen zwei flexiblen, biokompatiblen Folien, die es dem Gerät ermöglichen, Verdrehungen, Einklemmungen und Verformungen standzuhalten und gleichzeitig Druck und Dehnung wie die menschliche Haut zu messen.

KI hilft bei Signalauswertung

Die Experten haben 240 Sensoren in die fingerkuppengroße Haut integriert. Diese melden ihre Signale an ein Datenverarbeitungszentrum, das diese interpretiert. Dabei hilft ein KI-basierter Algorithmus. Trainiert wurde anhand von 51 einfachen Oberflächenstrukturen und fast 30.000 Szenarien. Jetzt kann 3DAE-Skin eine weiche, weil überreife Banane oder empfindliche Tomaten ertasten, ohne sie zu zerquetschen.

Die Wissenschaftler glaube an die praktische Tauglichkeit ihres Systems. In Tests konnte die KI reife von unreifen Pflaumen sowie frische von alten Brötchen unterscheiden. Die Nachahmung der Architektur der menschlichen Haut gilt als vielversprechender Weg, um elektronische Komponenten zu entwickeln, die die Umwelt nicht nur sehen, sondern auch ertasten können.

(Ende)