de.wedoany.com-Bericht: Der Postdoktorand Giacomo Sasso von der School of Engineering and Materials Science der Queen Mary University of London hat einen taktilen Sensor auf Basis mechanochromer Materialien entwickelt, der unsichtbare mechanische Kräfte in dynamische Farbmuster umwandelt und so eine hochauflösende sofortige Darstellung von Kontakt-, Dehnungs- und Druckprofilen ermöglicht. Das Team hat erfolgreich Fingerabdruckrillen erfasst und damit die extrem hohe Auflösungsfähigkeit des Sensors demonstriert.
Wenn Druck auf die weiche Sensoroberfläche ausgeübt wird, erzeugt das Material räumlich variierende Strukturfarben, die mit einer handelsüblichen Kamera in Echtzeit erfasst werden können, ohne dass komplexe Rekonstruktionsalgorithmen erforderlich sind. Diese Technologie könnte in der Präzisionsfertigung eingesetzt werden, um Robotergreifer zu entwickeln, die mikroskalige Komponenten fein montieren können, wobei jede noch so kleine Kraftänderung in Echtzeit sichtbar ist. Im medizinischen Bereich könnten externe Prothesen eine reichhaltigere taktile Wahrnehmung erhalten, und chirurgische Systeme könnten über die Farbantwort feine Drucksignale auslesen, um gesundes von abnormalem Gewebe zu unterscheiden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen taktilen Sensoren, die auf eingebetteten Sensorarrays beruhen, integriert das neue System die Sensorfunktion direkt in das Material. Mechanische Wechselwirkungen werden in Farbfelder umgewandelt, die nur mit einer kostengünstigen USB-Kamera ausgelesen werden müssen. Das Team präsentierte die erste Echtzeitlösung in diesem Bereich. Giacomo Sasso erklärte, dass die menschliche Hand über mehr als 10.000 Mechanorezeptoren verfügt und es mit der bestehenden Technologie schwierig sei, Sensorarrays mit vergleichbarer Dichte zu realisieren; dieses Projekt verlagere die Sensorfunktion auf das Material selbst, vereinfache die Systemarchitektur und erzeuge reichhaltige Druckprofile.
Die Projektmitautoren von der Universität Florenz, der Universität Triest und der Universität Trient sind sich einig, dass der Vorteil der Information darin liegt, dass sie bereits im Lichtsignal enthalten ist – die taktile Wahrnehmung muss nicht rekonstruiert, sondern kann direkt beobachtet werden. Professor James Busfield sagte: „Man rekonstruiert die Berührung nicht mehr, sondern beobachtet sie direkt.“ Das Projekt zielt darauf ab, den seit langem bestehenden Zielkonflikt in der visuell basierten taktilen Sensorik zu lösen: Hochauflösende Systeme haben einen großen Rechenaufwand, während schnelle Systeme räumliche Details opfern. Die Forschung vereint die Bereiche Softrobotik und Materialwissenschaften und baut auf der Zusammenarbeit von Professor Federico Carpi von der Universität Florenz und Professor Busfield auf. Sie etabliert mechanochrome Materialien als neue Forschungsrichtung, bei der das Material selbst zum Sensormedium wird und mechanische Wechselwirkungen direkt in sichtbare Lichtsignale kodiert, anstatt sich auf mikroelektronische Komponenten zur Interpretation von Verformungen zu verlassen.
