Grundlage für feinfühlige Roboter

Eine besondere Fähigkeit von Menschen ist, dass sie mit ihren Händen Gegenstände geschickt handhaben können. Entscheidend dafür ist der Tastsinn, der in den Fingerspitzen besonders ausgeprägt ist. Wir können mit unseren Händen nicht nur die Position von Objekten ertasten, sondern auch ihre Beschaffenheit erkunden und die Struktur von Oberflächen erfühlen – und dies alles, ohne dass wir die Objekte sehen.

Wie raffiniert unser Tastsinn funktioniert, stellt man spätestens fest, wenn man Roboter zu einer ähnlich differenzierten Wahrnehmung verhelfen will. Fertigungsroboter und andere Maschinen können zwar Gegenstände zuverlässig ergreifen und verschieben. Doch dazu muss die Maschine entweder bereits wissen, wo sich der Gegenstand befindet, oder sie benötigt zusätzliche visuelle Informationen, damit sie sich orientieren kann. Idealerweise weiss sie auch, wie fest der Gegenstand ist, den sie ergreifen soll, und welche Beschaffenheit er hat.

Geht es nach Johannes Weichart, werden Roboter schon bald wesentlich geschickter mit Objekten umgehen können. Der Doktorand in der Gruppe für Mikro-​ und Nanosysteme der ETH Zürich hat eine künstliche Haut entwickelt, die den Tastsinn der menschlichen Finger imitiert und Robotern das Tasten und Fühlen ermöglichen soll. Der Clou dabei: Auch unregelmässig geformte Oberflächen aus weichen Materialien können damit ausgerüstet werden, also beispielsweise Robotergreifer mit der Geometrie eines menschlichen Fingers.

Ähnlich wie die menschliche Haut ist auch Weicharts künstliche Haut mit einer Vielzahl von Rezeptoren ausgerüstet. «Es braucht ungefähr einen Sensor pro Quadratmillimeter», hat er nachgeforscht. Jeder Sensor besteht aus mehreren Lagen. Kernstück sind zwei leitende Schichten, die mit Federn in einem Abstand von drei bis vier Mikrometern gehalten werden. Je nachdem, wie weit die Schichten voneinander entfernt sind, ändert sich das elektrische Signal, das über eine Elektrode gemessen wird.