Bionik: Künstliche Haut bekommt Gefühle

Druck, Wärme, Feuchtigkeit: Eine neuartige künstliche Haut soll die gleichen Empfindungen ermöglichen wie echte Haut. Und sie soll sich genauso anfühlen.

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Pflastersensor (Symbolbild): größere Auswahl an Sensoren, höhere Auflösung
Pflastersensor (Symbolbild): größere Auswahl an Sensoren, höhere Auflösung (Bild: John Rogers/UIUC)

Gefühle für eine Roboterhand: Forscher aus Südkorea und den USA haben eine Haut für bionische Prothesen entwickelt. Das Neue daran ist nicht die Haut selbst, sondern die Dichte und die Art der Sensoren, die die Auflösung echter Haut nachbilden sollen.

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Die intelligente Haut sei mit ultradünnen Sensoren ausgerüstet. Diese erfassen Dehnung, Druck und Temperatur. Hinzu kommen Sensoren, die Feuchtigkeit erkennen, sowie Elektroden-Anordnungen für die Nervenstimulation. Damit die Haut realistisch wirkt, sind darin auch Aktoren integriert, die sie auf die normale Hauttemperatur aufheizen.

Mehr Eindrücke, höhere Auflösung

Bisherige Hautimitate hatten vor allem Sensoren, die Druck erkennen. Sie verhindern, dass der Träger der Prothese Gegenstände, die er greift, zerbricht. Die Haut, die die Forscher von der Universität der südkoreanischen Hauptstadt Seoul entwickelt haben, verfügt über eine größere Auswahl an Sensoren und eine höhere Auflösung: 400 davon passen dabei auf einen Quadratmillimeter.

Diese Vielfalt an Sensoren "ermöglicht eine stark lokalisierte, hautartige mechanische und thermale Wahrnehmung externer Stimuli", schreiben die Forscher um Dae-Hyeong Kim in der Fachzeitschrift Nature Comunications. Das eröffne neue Möglichkeiten für die Entwicklung von robotischen Prothesen sowie von Schnittstellen zum Nervensystem.

Gewendelte Sensoren

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Die Haut besteht aus Polymer, das mit Sensoren durchsetzt ist. Diese bestehen aus Gold oder einkristallinem Silizium. Damit die Sensoren bei Verformung nicht brechen oder reißen, sind sie in Serpentinen angeordnet - und zwar in verschiedenen, da die Haut an verschiedenen Stellen der Hand unterschiedlich gedehnt wird.

Die Forscher hatten dazu eigens die Bewegungen einer Hand mit einer Kamera aufgezeichnet. Sie analysierten die Aufnahmen und gestalteten die Serpentinen für die verschiedenen Bereiche der Hand dann entsprechend.

Die Forscher haben bisher nur einen groben Test mit der künstlichen Haut durchgeführt: Sie haben sie an den sensorischen Kortex im Gehirn einer Ratte angeschlossen. Dabei konnten sie eine Reaktion auf Stimulationen der Sensoren feststellen. Allerdings sagen diese Ergebnisse nichts darüber aus, ob oder in welchem Maß die Ratte Druck, Wärme oder Feuchtigkeit gespürt hat. Um das festzustellen, bedürfe es größerer Tiere, sagte Kim dem US-Wissenschaftsmagazin Technology Review. Diese Tests sind für die Zukunft geplant.

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