Pflegeroboter mit weichen Greifern massieren ihre Patienten künftig mit kontrollierter Kraft oder messen ihren Puls. Das ermöglicht ein neuartiger Drucksensor von Forschern der Pritzker School of Molecular Engineering (PME) an der University of Chicago, der bei einer Verformung, wie sie bei Fingern üblich ist, seine Empfindlichkeit nicht verliert.
Der Sensor funktioniert auch dann noch einwandfrei, wenn er um 50 Prozent gedehnt wird, wie das Team um Sihong Wang verspricht. Er sei zudem hochempfindlich und registriere sogar den winzigen Druck, den ein auf ihn gelegtes Blatt Papier ausübt. "Dies ist der erste Drucksensor, der seine hohe Empfindlichkeit und schnelle Reaktion beibehält, auch wenn er gedehnt wird. Er lässt sich in der Forschung und vor allem im Gesundheitsbereich einsetzen", sagt Wang.
Die Entwicklung, von Wangs Doktorand Qi Su beeinflusst, war eine grosse Herausforderung. Drucksensoren, die gedehnt werden, stehen unter dem Einfluss von zwei Kräften, dem auf sie ausgeübten Druck und dem Verformungsduck. Die beiden mechanischen Signale lassen sich normalerweise nicht trennen, sodass es keine zuverlässige Druckanzeige gibt.
Die äusseren Schichten des neuen Sensors bestehen aus dehnbaren, elektrisch leitfähigen Nanopartikeln und Elastomeren. Dazwischen befinden sich unzählige winzige Pyramiden. Wird Druck auf den Sensor ausgeübt, so werden diese leicht gestaucht und bekommen Kontakt mit einer Elektrode, die die Höhe des Drucks erfasst.
Auch nach 500 Dehnversuchen hatte der Sensor laut den Forschern nichts von seiner Empfindlichkeit verloren und könnte demnach auch verwendet werden, um eine Handprothese mit einem Tastsinn auszustatten. Wang und sein Team arbeiten nun daran, alle Finger einer Roboterhand mit derartigen Sensoren auszustatten und diese so weiterzuentwickeln, dass sie auch Oberflächenstrukturen ertasten kann.
