Softer sensorischer Mikro-Roboterfinger interagiert mit Mikrowelt

Japanische Forscher der Ritsumeikan University haben einen winzigen Roboterfinger entwickelt, um etwa mit Insekten umgehen zu können. Später soll ein Nachfolger mit mikroskopisch kleinen Objekten, Bakterien und Viren interagieren können. Der nun vorgestellte Mikrofinger erhält auch sensorisches Feedback. Ausprobiert haben die Wissenschaftler ihn an einer Pillenwanze.

Der Umgang mit normal großen Objekten ist für einen Roboter bereits eine Herausforderung. Wenn Roboter in eine Mikrowelt abtauchen, benötigen sie aber noch kleinere Werkzeuge – und winzige Sensoren, um taktiles Feedback erhalten zu können. In dem wissenschaftlichen Paper "Active tactile sensing of small insect force by a soft microfinger toward microfinger-insect interactions", das in Scientific Reports veröffentlicht wurde, beschreiben die Wissenschaftler einen weichen mikro-robotischen Finger, mit denen Menschen in Mikrowelten interagieren können.

Mikrofinger mit Sensorik

Der Finger besteht weitgehend aus einem flexiblen Dehnungssensor, der über einen weichen pneumatischen Ballonaktuator bewegt wird, der als künstlicher Muskel dient. Über ihn lässt sich der Sensor wie ein Finger bewegen, erklärt Satoshi Konishi, Professor der Abteilung für Mikro-elektromechanische Systeme an der Ritsumeikan University und federführender Autor der Studie. Die Steuerung erfolgt über einen Roboterhandschuh, den ein Mensch über die Hand streift. Die Fingerbewegung wird dann auf den Roboterfinger übertragen. "Diese Art von System ermöglicht eine sichere Interaktion mit Insekten und anderen mikroskopischen Objekten", sagt Konishi.

Beispielhaft haben die Wissenschaftler den Mikrofinger an einer Pillenwanze erprobt. In der Regel werden Insekten in der Forschung eher beobachtet, eine direkte Interaktion zwischen Mensch und Insekt findet dabei nicht statt.

Mit dem Mikrofinger konnten die Forscher dies nun ändern. Sie wollten die Reaktionskraft einer Pillenwanze festellen. Das Insekt fixierten sie dazu mit einem Sauger. Mit dem Mikrofinger übten sie eine Kraft auf das Insekt aus, und konnten über den Sensor die Reaktionskraft der Beine der Wanze mit 10 mN messen. Das entspricht in etwa dem, was gemeinhin in der Fachliteratur auch geschätzt wurde.

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Derzeit sei ihr Mikrofinger eher ein Proof-of-Concept. Die Wissenschaftler sehen ihr Experiment aber als Erfolg an und sind der Ansicht, dass der kleine Roboterfinger zusammen mit Augmented Reality (AR) noch bessere Interaktionen mit Mikrowelten zulassen könnte.

"Wir gehen davon aus, dass unsere Ergebnisse zu weiteren technologischen Entwicklungen für die Interaktion zwischen Mikrofingern und Insekten führen werden, was wiederum zu Interaktionen zwischen Mensch und Umwelt in viel kleinerem Maßstab führen wird", sagt Konishi.

(olb)