Pflegeroboter wird zum sensiblen Masseur
Neuer Drucksensor von Forschern der Pritzker School of Molecular Engineering lässt sich dehnen
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Roboterhand: kann bald den Puls messen (Symbolbild: 849356, pixabay.com) |
Chicago (pte001/26.11.2021/06:00)
Pflegeroboter mit weichen Greifern, die menschlichen Händen nachempfunden sind, können ihre Patienten künftig mit kontrollierter Kraft massieren oder ihren Puls messen. Das ermöglicht ein neuartiger Drucksensor, der bei einer Verformung, wie sie bei Fingern üblich ist, seine Empfindlichkeit nicht verliert, wie es bei heute eingesetzten Systemen geschieht. Den Sensor, der auch dann noch einwandfrei funktioniert, wenn er um 50 Prozent gedehnt wird, hat ein Team um Sihong Wang entwickelt, Assistenzprofessor für Molecular Engineering an der Pritzker School of Molecular Engineering (PME) https://pme.uchicago.edu/ an der University of Chicago https://www.uchicago.edu/. Der Sensor ist zudem hochempfindlich. Er registriert sogar den winzigen Druck, den ein auf ihn gelegtes Blatt Papier ausübt.
[b]Zwei Kräfte mussten getrennt werden[/b]
„Dies ist der erste Drucksensor, der seine hohe Empfindlichkeit und schnelle Reaktion beibehält, auch wenn er gedehnt wird ", sagt Wang. „Er lässt sich in der Forschung und vor allem im Gesundheitsbereich einsetzen."
Die Entwicklung, maßgeblich 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.
[b]Mikropyramiden brachten den Durchbruch[/b]
Die äußeren Schichten des neuen Sensors bestehen aus dehnbaren, elektrisch leitfähigen Nanopartikeln und Elastomeren. Dazwischen befinden sich unzählige winzige Pyramiden. Wenn Druck auf den Sensor ausgeübt wird, werden diese leicht gestaucht und bekommen Kontakt mit einer Elektrode, die die Höhe des Drucks erfasst. Auch nach 500 Dehnversuchen hatte der Sensor nichts von seiner Empfindlichkeit verloren. Der Sensor könnte auch verwendet werden, um eine Handprothese mit einem Tastsinn auszustatten.
Wang und sein Team arbeiten daran, Alle Finger einer Roboterhand mit derartigen Sensoren auszustatten und diese so weiterzuentwickeln, dass sie auch Oberflächenstrukturen ertasten kann.
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