Sensortechnologie
Die Haut wird Mensch-Maschine-Schnittstelle

Derzeit ar­beiten di­verse For­schungs­projekte welt­weit an neu­en Wegen in der Sen­sorik, die es von der bis­he­ri­gen Do­mi­nanz op­ti­scher Syste­me zu be­frei­en gilt. Die mensch­li­che Haut ist dabei als Vor­bild be­sonders interessant.

Im Wesentlichen lassen sich zwei Anwendungsszenarien unterscheiden: Einmal könnte eine Sensorhaut kollaborative Roboter, sogenannte Cobots, die in der Fertigung in engem Kontakt mit menschlichen Arbeitskräften stehen, die erforderliche Sensibilität beibringen – das ist allein aus Safety-Gründen erforderlich. Zum anderen eignen sich Hautsensoren für die intuitive Gestensteuerung in Augmented-Reality-Welten. Gedacht ist dabei weniger an Gamer als an die vernetzte Industrie 4.0: Künftig soll die Gestensteuerung von Objekten sowohl in der physischen Welt als auch in Umgebungen der erweiterten oder virtuellen Realität möglich werden.

Das Thema elektronische Haut beschäftigt daher die Forschung an der University of Colorado Boulder ebenso wie das IAR-IPR (Institut für Anthropomatik und Robotik, Intelligente Prozessautomation und Robotik) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Zuletzt haben Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) sowie der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) einen ultradünnen Magnetsensor vorgestellt, der sich wie ein Folientattoo auf der Haut tragen lässt. Allein über die Interaktion mit Magnetfeldern ermöglicht er die berührungslose Steuerung von virtuellen und physischen Gegenständen. Maßgeblich beteiligt sind Dr. Denys Makarov vom Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR, Prof. Oliver G. Schmidt (IFW), der für seine Arbeit mit Nanomembranen und Mikromotoren mit dem Gottfried-Wilhelm-Leibniz-Preis 2018 der DFG ausgezeichnet wurde (die spektakulärste Anwendung dürften die sogenannten Spermbots sein) sowie Prof. Martin Kaltenbrunner vom Soft Electronics Laboratory am Linz Institute of Technology – sein Spezialgebiet ist die Bioelektronik, insbesondere weiche Hydrogel-Roboter.

Im Versuch ließ sich bereits ein virtueller Helligkeitsregler nur durch die Bewegung der Hand über dem Permanentmagneten bedienen. Die hautähnlichen Sensoren halten außerdem selbst starken Verbiegungen und Verkrümmungen stand und eignen sich deshalb besonders auch für den Einbau in Textilien (Wearables) sowie – da keine direkte Sichtverbindung benötigt wird – in der Sicherheitsindustrie, beispielsweise zur Fernsteuerung von Reglern in Gefahrensituationen.