Forscher der Universität Tampere haben das weltweit erste weiche Touchpad entwickelt, das die Kraft, die Fläche und den Ort der Berührung ohne Strom messen kann. Bisher waren dafür elektronische Sensoren erforderlich, doch das neu entwickelte Touchpad kommt ohne Strom aus, da es zur Erkennung pneumatische Kanäle nutzt, die in das Gerät eingebettet sind.
Einsatz unter erschwerten Bedingungen
Das vollständig aus weichem Silikon gefertigte Gerät enthält 32 Kanäle, die sich der Berührung anpassen und jeweils nur wenige hundert Mikrometer breit sind. Das Gerät erkennt nicht nur Kraft, Fläche und Ort der Berührung, sondern ist auch präzise genug, um handgeschriebene Buchstaben auf seiner Oberfläche zu erkennen, und es kann sogar mehrere gleichzeitige Berührungen unterscheiden.
„Elektronische Sensoren können unter extremen Bedingungen, wie etwa in einem starken Magnetfeld, ausfallen. Da das Touchpad nicht elektrisch ist, wirkt sich ein starkes Magnetfeld nicht auf es aus, was es ideal für den Einsatz in Geräten wie MRT-Geräten macht“, sagt Doktorandin Vilma Lampinen. Die im Touchpad verwendete Sensortechnologie ermöglicht es beispielsweise, dass ein pneumatischer Roboter eine Biopsie durchführen kann, während der Patient gescannt wird, wenn bei einem MRT-Scan ein Krebstumor entdeckt wird. Die Sensorik steuert diesen Roboter zusammen mit den Daten der MRT-Bilder. Das pneumatische Gerät kann auch bei starker Strahlung oder unter Bedingungen eingesetzt werden, bei denen selbst ein kleiner elektrischer Funke eine ernste Gefahr darstellen würde.
Zukünftige Anwendungsbereiche
Die Flexibilität von Silikon als Material ermöglicht die Integration von Sensoren in Anwendungen, bei denen herkömmliche harte Elektronik nicht verwendet werden kann. Dazu gehören Soft-Roboter, die aus weichen, gummiartigen Materialien bestehen und sich in der Regel mit Hilfe von Druckluft bewegen. Durch Hinzufügen von Daten, die von Sensoren in solchen weichen, nicht-elektrischen Geräten gesammelt werden, wird es in Zukunft möglich sein, den Ort, die Kraft und den Bereich der Berührung über die gesamte Oberfläche des Geräts abzubilden. Neben weichen Robotern würden auch fortschrittliche Handprothesen von einem zusätzlichen Tastsinn profitieren.
„Weiche Roboterhände könnten als Ersatz für derzeitige Handprothesen verwendet werden, zum Beispiel an Fertigungsstraßen. Da sie weich sind, sind sie sicherer, leichter und potenziell billiger in der Herstellung. Berührungssensoren um die Hand herum würden auch einen feinfühligeren Griff ermöglichen“, sagt Lampinen. Tragbare Geräte aus weichen Materialien könnten auch in der Rehabilitation eingesetzt werden, zum Beispiel als Bewegungshilfen. Die Weichheit verbessert den Komfort im Vergleich zu ähnlichen harten Geräten.
