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Fußball-WM: Querschnittsgelähmter kickt mit Roboteranzug

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Intelligenz ist der Schlüssel der künstlichen Haut

Als Cheng im Jahr 2010 an die TUM wechselte, legte er einen Forschungsschwerpunkt seines neugegründeten Instituts darauf, die Technik der taktilen Wahrnehmung für robotische Systeme voranzutreiben. Das Ergebnis, CellulARSkin, bietet ein Konzept für ein robustes und selbstorganisierendes Netzwerk von Sensoren. Es kann mit standardisierten, weithin verfügbaren Hardwarekomponenten implementiert werden und wird künftig von Verbesserungen hinsichtlich Größe, Leistungsfähigkeit und Kostensenkungen profitieren.

Die Basiseinheit ist ein flaches, sechseckiges Paket elektronischer Komponenten, das einen energiesparenden Mikroprozessor enthält sowie Sensoren, die Berührungsnähe, Druck, Vibration, Temperatur und sogar Bewegung im dreidimensionalen Raum erfassen. Beliebig viele dieser „Zellen“ können in einem bienenwabenförmigen Muster miteinander vernetzt werden - im derzeitigen Prototyp geschützt durch eine gummiartige Formhaut aus Elastomer.

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„Nicht nur die Sensoren sind wichtig“, sagt Cheng. „Die Intelligenz der Sensorik ist sogar noch wichtiger.“ Die Zusammenarbeit der Sensorzellen untereinander und mit dem Zentralsystem erlaubt CellulARSkin, sich für spezifische Anwendungen zu rekonfigurieren und sich von bestimmten Arten von Schäden automatisch zu erholen. Diese Funktionalität ermöglicht eine intelligentere, sicherere Interaktion von Maschinen mit Menschen, sowie die schnelle Einrichtung von Industrierobotern - wie zum Beispiel in dem EU-geförderten Forschungsprojekt „Factory in a Day“.

Roboterbeine gezielt bewegen

Im Walk-Again-Projekt wird CellulARSkin auf zweierlei Arten verwendet. In das Exoskelett integriert, beispielsweise an den Fußsohlen , sendet die künstliche Haut Signale an kleine Motoren, die an den Armen des Patienten vibrieren. Durch Training mit dieser Art der indirekten sensorischen Rückmeldung kann ein Patient lernen, die Roboter-Beine und Füße in seine eigenen Körperschemata zu integrieren. CellulARSkin wird außerdem um bestimmte Körperteile des Patienten gewickelt, um dem medizinischen Team eventuelle Anzeichen von Stress oder Unbehagen zu übermitteln.

„Ich vermute, dass manche den Weltcup-Auftakt als den Schlusspunkt einer Entwicklung sehen werden“, sagt Cheng, „aber in Wirklichkeit ist es nur der Anfang. Dies mag ein wichtiger Meilenstein sein, aber es gibt noch sehr viel mehr zu tun.“ Er sieht die Veranstaltung als öffentliche Demonstration, was Wissenschaft für die Menschen tun kann. „Außerdem sehe ich es als große Anerkennung für die Tapferkeit und harte Arbeit der Patienten!“

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