Das englische Wort Bioinspiration steht für die Entwicklung von Materialien und Anwendungen, die von lebenden Organismen inspiriert sind. Die Roboterhaut des Teams um Kyungseo Park vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ist ein gutes Beispiel dafür. Mittels Elektroden und Mikrofonen kann diese künstliche Haut Berührungsreize wie Druck und Vibrationen wahrnehmen. Sie erkennt, wenn sie gekitzelt und gestreichelt wird oder einen Klaps bekommt. Die Studie des südkoreanischen Forschungsteams wurde nun im Fachjournal „Science Robotics“ veröffentlicht.
Aufbau ähnelt menschlicher Haut
Die Roboterhaut ist sowohl in ihrer neuronalen als auch in ihrer materiellen Zusammensetzung von der menschlichen Haut inspiriert. Sie hat zwei Schichten. Die obere besteht aus Elastomeren – formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoffen. Diese Schicht ist der Epidermis nachempfunden.
Darunter liegt eine Schicht, die der Dermis ähnelt. Sie enthält ein Hydrogel – ein Gel aus wasserunlöslichem Polymer, das Wasser binden kann. Darin befinden sich kleine Elektroden, die physikalische Reize, etwa Krafteinwirkung, wahrnehmen; und Mikrofone, die unterschiedliche Vibrationen an der Reibung auf der Hautoberfläche erkennen.
Um die mit den Elektroden und Mikrofonen gewonnenen Daten zu verarbeiten, machte sich das Forschungsteam Maschinelles Lernen zunutze: Das System lernte anhand von einzelnen Beispielen Berührungsreize kennen und konnte diese anschließend verallgemeinern und in unterschiedliche Arten von Empfindungen einteilen, in Kitzeln und Streicheln beispielsweise. Mittels einer Armprothese, an der die künstliche Haut angebracht wurde, teste das Forschungsteam, ob die Zuordnung der Berührungsreize funktionierte.
Wundversorgung der Roboterhaut
Die künstliche Haut soll „sozialen Robotern“ helfen, besser mit ihrer Umgebung interagieren zu können, heißt es in der Studie. „Soziale Roboter“ folgen sozialen Verhaltensweisen und Regeln und interagieren und kommunizieren autonom mit Menschen. Sie können beispielsweise im Gesundheitswesen eingesetzt werden.
Schon bisher gab es Versuche, Hüllen für Roboter zu entwickeln, die mittels Sensoren die Interaktion zwischen Mensch und Roboter verbessern. Deren Anwendung sei aber begrenzt, u. a. weil sie nicht sehr robust seien, so das Team um Park. Die nun entwickelte Roboterhaut sei durch die Schicht aus Elastomeren und das zähe Hydrogel so weich und elastisch, dass sie gut geschützt sei. Und auch eine Verletzung ist nicht weiters schlimm – eine „Wunde“ kann ganz einfach mit Klebstoff „verarztet“ werden.