Menschliche Haut als Vorbild: Bald können Roboter einzelne Sandkörner ertasten

Debora Pape

9.3.2026

Roboter scheitern oft an der feinfühligen Interaktion mit ihrer Umwelt. Eine bahnbrechende künstliche Haut aus Cambridge nutzt nun mikroskopische Pyramidenstrukturen, um Maschinen ein fast menschliches Fingerspitzengefühl zu verleihen.

Die Robotik macht in großen Sprüngen Fortschritte. Zuletzt zeigten Roboter in einer Show anlässlich des chinesischen Neujahrsfests ihr Können bei choreographierten, schnellen Martial-Arts-Tänzen. Doch wenn es um den Tastsinn geht, sind Roboter meistens noch immer Grobmotoriker. Wenn sie nicht wissen, wie viel Kraft sie beim Greifen von Gegenständen aufbringen dürfen, sind sie für sensible Anwendungszwecke nicht geeignet. Kurz: Robotern fehlt ein menschlicher Tastsinn.

Ein Forscherteam aus Cambridge hat nun eine künstliche Haut entwickelt, die das in Zukunft ändern könnte. Das System kann laut dem im Wissenschaftsmagazin «Nature Materials» veröffentlichten Beitrag erstaunlich kleine Kräfte spüren, etwa das Gewicht eines Sandkorns. Die Oberfläche dieser künstlichen Haut ist aus winzigen Pyramiden geformt. Eine damit ausgerüstete Roboterhand kann Papierröhren greifen, ohne sie zu zerdrücken. Im Bereich «Supplementary Information» unter der Studie gibt es einige Kurzvideos zum Download, die das zeigen.

Darüber hinaus unterscheidet der Sensor zwischen senkrechtem Druck und seitlich gerichteten Kräften. Ein Roboter mit dieser Haut spürt also beispielsweise in Echtzeit, wenn ein Objekt zu rutschen beginnt und kann darauf reagieren.

Das Team sieht seine Forschung als bahnbrechend für die Entwicklung von Robotern an, die außerhalb kontrollierter Fabrikbedingungen zum Einsatz kommen sollen. In Krankenhäusern und Haushalten werden Roboter mit unvorhersehbaren Situationen konfrontiert, auf die sie mit einem feinen Tastsinn deutlich besser reagieren können.

Winzige Pyramiden ermöglichen künstlichen Tastsinn

Bisherige 3D-Tastsensoren nutzen Ansätze wie den elektrischen Materialwiderstand, magnetische Felder, Luftdruckveränderungen oder KI-gestützte Objekterkennung mittels Kamera, um auf die Druckempfindlichkeit eines Objekts zu schließen. Doch diese Systeme seien sperrig, komplex herzustellen und können darüber hinaus nicht zwischen Normal- und Scherkräften unterscheiden, wie der Leiter des Forschungsprojekts, Professor Tawfique Hasan, in der Pressemitteilung angibt.

Sein Team wollte das ändern. Die entwickelte künstliche Haut, die als Sensor dient, ist laut der Studie deutlich empfindlicher als vergleichbare Tastsensoren. Es handelt sich um ein flexibles Kompositmaterial, das auf einer Silikonmatrix mehrere Schichten Graphen, verformbare Flüssigmetall-Mikrotröpfchen und Nickelpartikel kombiniert. Dieses Material wird zu winzigen Pyramiden geformt, deren Spitzen nach außen weisen. Die Pyramidenbasis hat eine Seitenlänge von 0,2 Millimetern, was etwa zwei aufeinandergelegten Blättern Druckerpapier entspricht.

Die Spitzen der Pyramiden können auftretende Kräfte ab 0,9 µN (Mikronewton) erkennen. Das ist sehr wenig: Das Gewicht eines Sandkorns entspricht zwei bis 50 µN. Mit einer Empfindlichkeit von 110 kPa⁻¹ (kPa = Kilopascal) ist das System laut Angaben in der Studie etwa zehnmal genauer als vergleichbare flexible Tastsensoren.

Unter jeder Pyramide befinden sich vier Elektroden, die die gemessenen Daten an einen Prozessor weiterleiten. Dieser berechnet daraus die einwirkende Kraft sowie deren Richtung. Die große Zahl an Pyramiden nebeneinander lässt Rückschlüsse auf die Größe eines Objekts zu.

Das System soll weiter optimiert werden

Der entwickelte Sensor soll den Einsatz von Robotern in der minimal-invasiven Chirurgie sowie in Herstellungsprozessen im Mikrobereich in greifbare Nähe rücken. Zwar gibt es bereits OP-Roboter. Dabei handelt es sich allerdings weniger um autonome Roboter als um Assistenzsysteme, die gröbere Bewegungen des Chirurgen fein ausführen können.

Obwohl die erreichten Ergebnisse andere Systeme bereits übertreffen, soll es in Zukunft noch weiter verbessert werden können. Das Forscherteam nimmt an, dass sich die Pyramiden auf unter 50 Mikrometer (0,05 Millimeter) verkleinern lassen, was an die Berührungsempfindlichkeit menschlicher Haut heranreichen würde. Auch könnten sich nach deren Vorbild weitere Sensoren, etwa zur Temperatur- und Feuchtigkeitsmessung, integrieren lassen.

Wie teuer die Herstellung dieser künstlichen Haut ist, erwähnt die Forschung nicht. Ein Patent hat die Universität bereits angemeldet.

Debora Pape

Editor

Debora.Pape@galaxus.de

Fühlt sich vor dem Gaming-PC genauso zu Hause wie in der Hängematte im Garten. Mag unter anderem das römische Kaiserreich, Containerschiffe und Science-Fiction-Bücher. Spürt vor allem News aus dem IT-Bereich und Smart Things auf.

---

News & Trends

Vom neuen iPhone bis zur Auferstehung der Mode aus den 80er-Jahren. Die Redaktion ordnet ein.

Alle anzeigen

Diese Beiträge könnten dich auch interessieren