Sensor übersteht sogar Hammerschläge
Integriert in Stoffe zeichnet Innovation der Harvard University sämtliche Bewegungsprofile auf
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Proband mit sensorbestücktem Ärmel (Foto: harvard.edu, Oluwaseun Araromi) |
Cambridge (pte004/13.11.2020/06:15) Mit einem Sensor, der jeglicher Belastung standhält und auch nicht wasserscheu ist, wollen US-Forscher der Harvard University http://harvard.edu das Image von tragbarer Elektronik aufbessern. Die Innovation ist hochempfindlich, flexibel und äußerst robust. Gedacht ist der Sensor für die Integration in Kleidungsstücke und weiche Roboter.
Sensor in der Folterkammer
Weiche Dehnungsmesstreifen sind laut Entwickler Oluwaseun Araromi sehr empfindlich und ließen sich bislang durch mechanische Kräfte leicht zerstören. Araromis Sensor besteht aus leitfähigen Kohlenstofffasern, die mäandernd auf einer Unterlage aufgebracht sind. Diese Anordnung spannten die Forscher zwischen zwei Plättchen ein. Wird der Sensor gedehnt oder gestaucht, so verändert sich sein elektrischer Widerstand.
Um seine Robustheit zu testen, wurde er einer wahren Tortur ausgesetzt. Die Forscher piekten ihn mit einer Messerspitze, schlugen mit einem Hammer drauf und rollten gar mit einem Autoreifen drüber. Dann triezten sie ihn mit zehn Waschgängen. Nichts konnte den Sensor erschüttern. Schließlich integrierten sie mehrere Sensoren in einen Stoff, aus dem sie einen Ärmel schneiderten, den ein Proband überstreifen musste. Die Aufgaben waren Bewegungen: eine Faust ballen, die Hand öffnen und zwei Finger gegeneinanderpressen.
Neuer Algorithmus lernt dazu
Die Sensoren zeichneten akribisch die teilweise sehr kleinen Bewegungen der Muskeln im Unterarm auf. Mithilfe eines Algorithmus, den das Team entwickelte und mit den Techniken des maschinellen Lernens trainierten, konnte die jeweils charakteristischen Muskelbewegungen den entsprechenden Handbewegungen eindeutig zugeordnet werden. Der Sensor könnte über längere Zeit Bewegungsprofile, etwa von Sportlern oder auch Behinderten aufzeichnen, die beim Training beziehungsweise bei der Rehabilitation behilflich wären.
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