Smarte Folien für die M2M-Kommunikation

FORSCHUNG & ENTWICKLUNG SENSORIK

Damit Mensch und Computer intuitiver und natürlicher kommunizieren können, hat ein Team der Universität des Saarlandes eine neue Technologie entwickelt. Statt Controller oder Tastatur kommt dabei eine dünne und anschmiegsame Silikonfolie zum Einsatz.



Die Folie wird als dehnbare Schicht in Arbeitshandschuhen, Textilien oder auf sonstigen Flächen und Displays benutzt. Das Feedback erfolgt durch Klopfen, Vibrieren, Drücken und Tonsignale.


Wie funktioniert das?

Die Kunststofffolie besteht aus 50-Mikrometer-Elastomeren. Sie kann als vollflächiger und elastisch verformbarer Sensor und als Aktor genutzt werden. Das dielektrische Elastomer ermöglicht eine Kombination aus Sensorik, Aktorik und Akustik.

Die Silikonfolie ist beidseitig mit einer hochdehnbaren Elektrodenschicht bedruckt und funktioniert sparsam mit elektrischen Feldern. Wird eine elektrische Spannung angelegt, drückt sich die Folie zusammen. Dabei weicht sie zur Seite aus und vergrößert die Fläche. Gleichzeitig ändern sich die Messwerte der elektrischen Kapazität.

Jeder Stellung der Folie kann exakt ein Messwert der elektrischen Kapazität zugeordnet werden. Dadurch wird die Folie zum Sensor. So wie Hand und Finger die Folie im smarten Arbeitshandschuh dehnen, ziehen oder stauchen, entsteht ein Ablauf vieler einzelner Messwerte. Durch Algorithmen werden die Bewegungsabläufe berechnet und weiterverarbeitet.

Außerdem kann die Silikonfolie gezielt angesteuert werden, damit sie bestimmte Bewegungsabläufe vollführt. Das umfasst Vibrieren, stufenlose Hub- oder Klopfbewegungen oder das Halten einer Position. Die Frequenz und Schwingungen lässt sich beliebig verändern.

Dadurch kann die Folie mit der passenden Ansteuerung fühlbar gegen den Finger der Person drücken. Sie könnte mit Hub-Bewegungen den Eindruck von Knopfkanten eines Schiebereglers erwecken und einen Widerstand wie beim Drücken echter Schalter simulieren. Auch Töne kann die Folie erzeugen. Mehrere gleichzeitig entstehen, wenn sie so angesteuert wird, dass sich mehrere Schwingungsfrequenzen überlagern.

Wofür ist das nützlich?

  • Beispielsweise könnte ein Gaming- oder Arbeitshandschuh die Hand des Menschen virtuell vernetzen. In einer virtuellen Industrie 4.0-Umgebung könnte der smarte Handschuh die Person durch Gestenerkennung bei der Wahl des Bauteils oder durch Greifkraftmessung beim Anziehen von Schrauben unterstützen. Mit Warntönen könnte er sie vor Fehlern bei der Montage bewahren. Auch könnte der Mensch Prozesse durch Bewegungen seiner Hand steuern.
     
  • In Kombination mit einer VR-Brille würden virtuelle Spiele und Arbeitswelten intuitiver und lebensechter werden.
     
  • Ein anderes Anwendungsbeispiel ist ein Kleidungsstück, das Kindern in Quarantänestationen die Körpernähe ihrer Eltern spürbar macht: Wie eine zweite Haut könnte ein Pulli das Streicheln fühlbar übertragen, wenn jemand andernorts über ein zweites smartes Textil streicht, welches dieses Signal überträgt.

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