Ein Forschungsteam der University of Science and Technology of China hat einen soften Roboterfinger mit einem ausgeprägten Tastsinn für Routineuntersuchungen entwickelt. Er kann etwa den Puls eines Patienten messen und abnormale Knoten ertasten. Die Technik kann so Erkrankungen wie Brustkrebs frühzeitig erkennen helfen und den Patienten bei invasiven Untersuchungen das unangenehme Gefühl nehmen.
Der weiche Roboterfinger besteht aus einem Silikonmaterial, in dem leitfähige Faserspulen eingebracht sind. Die Spulen wirken auf jede einzelne, im Finger untergebrachte Luftkammer, die als Biegeaktuatoren dienen, um den Finger bewegen zu können.
An der Fingerspitze ist eine verdrillte Flüssigmetallfaser angebracht. Über einen Stromfluss können die Forscher messen, wie weit sich der Finger bei Berührung eines Objektes biegt und welche Kraft dabei auf die Fingerspitze wirkt. Das geschieht in Echtzeit, wie die Wissenschaftler in der Studie "Toward human-like touch sense via a bioinspired soft finger with self-decoupled bending and force sensing" ausführen, die in Cell Reports Physical Science erschienen ist. Der Finger kann so die Eigenschaften eines Objektes ähnlich gut wahrnehmen wie ein menschlicher Finger.
"Menschen können die Steifigkeit verschiedener Objekte leicht erkennen, indem sie sie einfach mit dem Finger drücken", schreiben die Forscher. "Da das [Gerät] in der Lage ist, sowohl die Biegeverformung als auch die Kraft an der Fingerspitze zu erfassen, kann es die Steifigkeit ähnlich wie unsere menschliche Hand durch einfaches Drücken eines Objektes erkennen."
Sehr empfindlich
Die Wissenschaftler probierten den Finger in unterschiedlichen Labortests aus. Dabei stellten sie zunächst eine hohe Empfindlichkeit fest. So konnte der Finger auf die Berührung einer Vogelfeder mit einer Kraftrückmeldung reagieren. Die Forscher testeten den weichen Roboterfinger zusätzlich an einer Silikonfolie, in der drei härtere Klumpen eingebettet waren. Der Finger war in der Lage, die Verhärtungen zu identifizieren, ähnlich wie ein Arzt es bei einer Untersuchung bei einem Patienten könnte.
Das Forschungsteam montierte den künstlichen Finger dann an einen Roboterarm. Er konnte dabei so bewegt werden, dass er den Puls am Handgelenk eines Patienten finden und messen konnte.
Die Forscher wollen nun den Finger unter anderem mit zusätzlichen Sensoren noch flexibler gestalten, sodass er sich in mehrere Richtungen als bisher bewegen kann. Das soll ihn in die Lage versetzen, in naher Zukunft effektive und effiziente medizinische Untersuchungen durchzuführen. Das Ziel der Wissenschaftler ist es, eine intelligente, geschickte Hand zu bauen, die zusammen mit einem sensor- und muskelgesteuerten Roboterarm die Funktionen der menschlichen Hände imitieren kann. Die Hand könnte dann für automatisierte Routineuntersuchungen in Krankenhäusern als "Robodoktor" eingesetzt werden, so die Forscher.
(olb)
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