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Einfache Methode zum Aufheben von Gegenständen in Tests bewährt

Testlauf: Roboter greift Schnurlostelefon (Foto: Healthcare Robotics Lab, Georgia Tech)

Atlanta (pte/13.05.2009/11:30) - US-Forscher haben einen Roboterarm entwickelt, der Gegenstände greift, indem er sie eher wie Besen und Kehrschaufel aufkehrt, als sie nach menschlichem Vorbild anzufassen. Dennoch konnte der Endeffektor in Experimenten viele alltägliche Objekte von Schlüsseln über Fernbedienungen und Zahnpastatuben bis hin zu Geldscheinen zuverlässig vom Boden aufheben. “Wir haben gezeigt, dass unser vergleichsweise billiger Endeffektor Objekte greifen kann, mit denen teurere Systeme Schwierigkeiten haben”, meint Charlie Kemp, Direktor des Healthcare Robotics Lab http://healthcare-robotics.com am Georgia Institute of Technology, gegenüber pressetext. Der einfache Greifer könnte beispielsweise bei Robotern, die Personen mit Bewegungseinschränkungen im Haushalt helfen sollen, zum Einsatz kommen.

Der Ansatz von Kemps Team nutzt aus, dass Böden in Innenräumen im Allgemeinen sehr flach sind. Ihr Greifarm umfasst ein leicht schräg gehaltenes Schaufelelement, das unter einen aufzuhebenden Gegenstand geschoben wird, während ein einzelner Finger das Objekt auf die “Handfläche” kehrt, um es aufzuheben. Auf komplexe Modellierungen der zu greifenden Objekte oder aufwändige Sensorik wird verzichtet. In einer Testreihe mit 34 verschiedenen Gegenständen in unterschiedlichen Positionen auf Fliesen-, Holz- und zwei Arten Teppichboden hat es das einfache System auf 95 Prozent Erfolgsrate gebracht. “Das zeigt, dass scheinbar komplexe Aufgaben keine komplexen Mechanismen und Berechnungen erfordern müssen”, betont Kemp gegenüber pressetext. Das schlägt sich im Preis nieder. “Manche fingerfertige Roboterhände für die Forschung kosten zehntausende Dollar, während industrielle Greifer auf hunderte Dollar kommen”, sagt der Wissenschaftler. Zwar könne er nicht genau abschätzen, wie viel die eigene Lösung bei Massenfertigung kosten würde, doch seien weniger als 100 Dollar plausibel.

Der Greifer ist auf einem iRobot Create - einem Forschungsgerät, der dem Staubsauger-Roboter Roomba ähnelt - angebracht und wäre seinerseits gerade für Haushaltsassistenz-Anwendungen interessant. “Gegenstände wie Fernbedienungen aufzuheben, würde bewegungseingeschränkten Personen helfen”, erklärt Kemp. Das habe sich in einer Studie mit ALS-Patienten (Amytrophe Lateralsklerose) gezeigt. Bislang hat das Forscherteam nur gezeigt, dass der Greifer Objekte heben kann. “In Zukunft wäre denkbar, dass der Roboter ferngesteuert wird und durch den simplen Endeffektor auch die Fernbedienung einfach bleiben kann”, meint Kemp. Er verweist etwa auf die Idee einer Laserpointer-Steuerung, wie sie sein Team bereits vorgestellt hat (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/080320020/ ). Auch hat sein Team bereits Ideen, wie der Greifer noch zuverlässiger gemacht werden kann. So soll die nächste Version die Neigung des Schaufelelements variieren können, um ein Herunterkippen aufgehobener Gegenstände zu vermeiden.

Manche Ergebnisse aus der Robotik-Forschung sind Jahrzehnte von der praktischen Umsetzung entfernt. Kemp beispielsweise geht bei manchen Entwicklungen aus dem Healthcare Robotics Lab von zehn bis 20 Jahren bis zur kommerziellen Verwertung aus. “Was wir bei diesem Endeffektor gelernt haben, hat das Potenzial deutlich früher bereit zu sein”, ist der Wissenschaftler überzeugt. Ein denkbares Beispiel wäre, den Roomba-Roboter über das Staubsaugen hinaus wachsen zu lassen. “Ein Roomba-artiger Roboter, der Objekte vom Boden aufheben und zu Personen bringen kann, könnte sich als wertvoll für die Anwender erweisen”, meint Kemp. Ein semi-autonomer Betrieb eines solchen Roboters sei wohl relativ kurzfristig realisierbar. “Der Nutzer würde den Roboter - möglicherweise mithilfe einer Kamera - vor ein fallengelassenes Objekt steuern und dann einen ‘Objekt greifen’-Knopf drücken”, beschreibt der Wissenschaftler einen möglichen Ansatz. Ob dieser wirklich praktikabel sei, müsse aber erst untersucht werden. Langfristiger wären auch vollautonome Umsetzungen vorstellbar. (Ende)

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Druck- und dehnbare Verkabelung dank Kohlenstoff-Nanoröhren

Verformbares OLED-Display mit dehnbaren Leitern (Foto: Takao Someya, University of Tokyo)

Tokio (pte/12.05.2009/13:00) - Forscher an der University of Tokyo http://www.u-tokyo.ac.jp haben ein OLED-Display entwickelt, das sich durch eine sehr hohe Flexibilität auszeichnet und beispielsweise anziehbare Geräte ermöglichen könnte. “Das Display kann um 30 bis 50 Prozent gedehnt und über eine Halbkugel gespannt werden, ohne mechanische oder elektrische Schäden davon zu tragen”, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Materials. Möglich machen das in Gummi eingebettete Kohlenstoff-Nanoröhren, die eine äußerst elastische Verkabelung ergeben. Damit haben die Forscher OLEDs und organische Transistoren verschaltet. Ein weiterer Vorteil des Gummi-Leiters ist, dass er zum Druck geeignet ist. Das verspricht geringe Herstellungskosten.

Das prototypische OLED-Display der Wissenschaftler kann etwa gefaltet oder auch zerknittert werden, ohne Schaden zu nehmen. Zwar handelt es sich derzeit noch um ein Monochrom-Display mit wenigen Pixeln Auflösung, doch weist es den Weg zu neuen Anwendungen. Denn wirklich beliebig dehnbare Elektronik kann diverse Flächen und auch bewegliche Teile bedecken, so das Team um den Elektrotechniker Takao Someya. Denkbare Anwendungsgebiete umfassen beispielsweise Geräte, die am Ärmel getragen oder um eine Couch gewickelt werden, berichtet Technology Review. Möglich gemacht hat den Prototypen das neue Leitermaterial der Forscher, das ihren Angaben zufolge problemlos auf mehr als die doppelte Länge gedehnt werden kann und dabei eine hohe Leitfähigkeit behält. Abseits von Displays sind auch diverse andere Anwendungen des Materials denkbar, etwa für künstliche Haut in Verbindung mit geeigneten Sensoren.

Um ihr Leitermaterial zu fertigen, mischen die Japaner Kohlenstoff-Nanoröhren mit einer ionischen Flüssigkeit und flüssigen Polymeren. Durch Verarbeitung mit einem Hochdruckstrahl entstehen dünne, lange Nanoröhren-Bündel, die gleichmäßig in der Masse verteilt sind. Das Material ist für eine Verarbeitung per Druckverfahren geeignet, was ein wichtiger Vorteil gegenüber anderen Ansätzen für immer flexiblere Elektronik ist. Denn die Fertigung hochleitfähiger, dehnbarer Verkabelungen mit großer Fläche sehen die Wissenschaftler als ein Hindernis, das dank dem druckfähigen Material eher überwunden werden kann. Außerdem gilt der Druck als ein relativ kostengünstiges Herstellungsverfahren.

Someya zufolge hat die Tokioter Dai Nippon Printing bereits Interesse an einer Kommerzialisierung des dehnbaren Displays gezeigt. Ein Produkt sei wohl innerhalb von fünf Jahren realisierbar. Zunächst muss aber die Auflösung des Displays gesteigert werden, wozu den Forschern der Druck feinerer Leiterbahnen als bisher gelingen muss. (Ende)

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Honda Insight: Ausnahme bestätigt die Regel

Hybridantriebe als Übergangstechnologie (Foto: pixelio.de/Paul Georg Meister)

Tokio/Stuttgart (pte/11.05.2009/13:55) - Der Verkauf von Fahrzeugen mit Hybridantrieb ist weltweit rückläufig. Die Wirtschaftskrise sowie der niedrige Ölpreis verhindern eine relevante Verschiebung von Marktanteilen zugunsten umweltfreundlicher Technologien. In Japan führt mit dem seit Februar 2009 erhältlichen Honda Insight zwar erstmals ein Hybridauto die Verkaufsrankings an, Toyotas Hybridflaggschiff Prius belegt jedoch nur die 21. Stelle. Honda und Toyota starten auch in den Vereinigten Staaten und Europa aufwendige Marketingoffensiven, um mehr Konsumenten von den Vorteilen hybridbetriebener Fahrzeuge zu überzeugen.

Hondas Modell Insight ist in Japan ab einem Verkaufspreis von 19.910 Dollar zu haben. Bereits vor der empfindlichen Schwächung der allgemeinen Kaufkraft in der Krise waren die teilweise empfindlichen Aufpreise für Hybridtechnologie ein entscheidendes Verkaufshemmnis. “Die Hersteller müssen neben den sozialen auch die wirtschaftlichen Vorteile von Hybridfahrzeugen stärker vermarkten”, meint Rebecca Lindland, Leiterin der Automotive-Group bei IHS Global Insight http://www.globalinsight.com , im Wall Street Journal. Nach Informationen des deutschen Verkehrsclubs http://www.vcd.org verbrauchen gängige Hybridmodelle jedoch auf 100 Kilometern immer noch zwischen vier und fünf Litern Kraftstoff. Zudem erzielten erdgasbetriebene Fahrzeuge beim ADAC-Ecotest vor kurzem bessere Ergebnisse, so Alexander Kreipl, verkehrs- und umweltpolitischer Sprecher des ADAC Südbayern.

“In Deutschland spielen Full-Hybrid-Systeme nach wie vor eine geringe Rolle. Die traditionelle Stärke des Diesels sowie der hohe Marktanteil von Premiumanbietern macht es Herstellern wie Toyota schwer, mit Modellen wie dem Prius in den Markt zu kommen”, sagt Stefan Bratzel, Leiter des Center of Automotive an der FHDW in Bergisch Gladbach http://www.fhdw.de , gegenüber pressetext. Deutsche Autohersteller könnten sich aus Imagegründen aber nicht erlauben, auf die Hybridtechnologie zur Gänze zu verzichten, auch wenn die tatsächlichen Einsparungspotenziale nicht so groß sind wie ursprünglich erhofft. Starke Investitionen in die Entwicklung von Elektroantrieben deuteten darauf hin, dass der Hybridantrieb eher eine Übergangstechnologie darstellen wird.

Branchenprimus Toyota verzeichnete 2008 mit Rekordverlusten von 2,9 Mrd. Pfund ein ähnlich schlechtes Geschäftsergebnis wie der krisengeschüttelte US-Konzern General Motors. Der japanische Hersteller verkaufte weltweit mit 7,47 Mio. Automobilen etwa 1,34 Mio. Fahrzeuge weniger als 2007. Im laufenden Jahr soll der Absatz noch einmal um gut eine Mio. Stück einbrechen. Toyota verringert daher seine Fixkosten mit einer zurückgefahrenen Produktion sowie durch die Entlassung tausender Teilzeitangestellter. Darüber hinaus liegt die Hoffnung auf der dritten Generation des Prius. Die bislang vorherrschende Marktdynamik, wonach sich teure Hybridfahrzeuge bei niedrigen Ölpreisen nicht verkaufen lassen, soll mit neuen Prius-Modellen durchbrochen werden.

Hybridmodelle wurden bislang von Autofans in aller Welt skeptisch beäugt. Zu wenig Power und zu klein, lautete der Tenor von Liebhaberseite. Mit dem S400 bringt nun auch Mercedes ein Hybridmodell auf den Markt. Mit einem Durchschnittsverbrauch von 9,5 bis 11 Liter auf 100 Kilometern blieben die Stuttgarter in Praxistests jedoch unter den Erwartungen, heißt es auf dem Internetportal der Autobild http://www.autobild.de. “Als Marktforscher kann ich sagen, dass bereits vollelektrische Antriebstechnologien immer stärker in den Fokus der Automobilkäufer rücken”, resümiert Ulrich von Hörmann, Leiter der qualitativen Automotive-Marktforschung von GFK, im Gespräch mit pressetext. (Ende)

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Erstmals Elektronenüberschuss-Halbleiter auf Graphen-Basis realisiert

Chips: Graphen könnte Silizium langfristig ablösen (Foto: pixelio.de, Tomizak)

Gainesville, Florida (pte/09.05.2009/13:35) - Ein US-Forscherteam unter Leitung der Stanford University hat einen wichtiger Erfolg auf dem Weg zur praktischen Anwendung des atomdicken Kohlenstoff-Materials Graphen in der Elektronik erzielt. Den Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, aus Graphen einen n-leitenden Transistor herzustellen, der dank einem Elektronenüberschuss funktioniert. Dazu wurde das Graphen mit Ammonium-Gas behandelt, um diese Halbleitereigenschaft zu erzielen. “Da wird Chemie verwendet, um eine der großen Herausforderungen in der Elektrotechnik auf kleiner, nanoskaliger Ebene zu bewältigen”, sagt der am Projekt beteiligte Jing Guo, Assitenzprofessor für Elektro- und Computertechnik an der University of Florida (UF) http://www.ufl.edu . Die Entwicklung könnte den Weg zu leistungsfähigeren, kompakteren Computerchips weisen. Graphen ist ein Material, an dessen Anwendung intensiv geforscht wird und Wissenschaftler haben beispielsweise schon Speicherchips auf Graphen-Basis entwickelt (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/081222002/ ). Der neue Transistor ist laut UF insofern von großer Bedeutung, da bislang nur p-leitende Halbleiter aus Graphen realisiert wurden, also solche, die durch einen Elektronenmangel funktionieren. “Unsere Arbeit zeigt im Prinzip eine neue Methode auf, ein Graphen-Nanoband leitfähig zu machen”, sagt Gao. Damit werde eine fundamentale Voraussetzung dafür erfüllt, Graphen für die Herstellung von Elektronik nutzbar zu machen. Denn mit dem n-leitenden Transistor hat das Forscherteam den notwendigen zweiten Grundbaustein für die Anwendung realisiert, so die UF. Damit ist Graphen ein Kandidat, die Miniaturisierung der Elektronik nach Ende der Silizium-Ära weiter voranzutreiben. “Es wird in alle möglichen Richtungen versucht, was man mit Graphen machen könnte. Bei dieser Arbeit geht der Versuch in die richtige Richtung”, meint Andre Geim, Physiker an der University of Manchester http://www.man.ac.uk und 2004 Entdecker des Materials, gegenüber pressetext. Während die Physik von Graphen inzwischen einigermaßen gut erforscht sei, wisse man über chemische Eigenschaften trotz bisheriger Experimente noch relativ wenig. “Das US-Team zeigt, dass man Graphen wirklich durch eine chemische Reaktion mit Ammonium verändern kann, in diesem Fall speziell um Transistoren herzustellen”, sagt der Wissenschaftler. In der Entwicklung steckt also großes Potenzial. “Es gibt aber noch große Herausforderungen dabei, unsere Arbeit wirklich in Produkte einfließen zu lassen”, betont jedoch Guo. Dazu zählt beispielsweise die Massenfertigung von Graphen-Halbleitern. Auch sei das Material noch so teuer, dass die Kosten erheblich reduziert werden müssten, so die UF. “Diese Arbeit ist erst der Anfang”, sagt daher auch Hongjie Dai, Chemieprofessor in Stanford und Leiter des Forscherteams. Ob Graphen tatsächlich die Zukunft der Elektronik nach dem Silizium-Zeitalter sein werde, könne noch gar nicht recht abgeschätzt werden, meint wiederum Gaim. “Die Graphen-Chemie - und hier ist die Arbeit von Dais Team ein wichtiger Schritt - kann wohl interessantere und unmittelbarere Anwendungen eröffnen als ultra-winzige Transistoren”, glaubt der Wissenschaftler. (Ende)

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Start-up strebt günstige Produktion an

Pigment-Dispersions-Tropfen: Der Schlüssel zu brillanten Farb-E-Papier (Foto: Gamma Dynamics)

Cincinnati/Parsippany (pte/06.05.2009/11:45) - Ein internationales Forscherteam hat mit der “Electrofluidic Display” -Technologie (EFD) einen Ansatz für farbiges E-Papier entwickelt, der ihrer Ansicht nach andere Zugänge ausstechen kann. “Wir haben in kritischen Bereichen wie Helligkeit, Farbsättigung und Videogeschwindigkeit einen großen Vorsprung”, ist Jason Heikenfeld, Assistenzprofessor für Elektrotechnik an der University of Cincinnati (UC) http://www.uc.edu , überzeugt. Die Farbbrillanz der Technologie könne laut UC erstmals mit klassischen Printmedien mithalten, was gerade für elektronische Zeitschriften von großem Wert sein könnte. Zur Kommerzialisierung der Technologie wurde das Start-up Gamma Dynamics http://www.gammadynamics.net gegründet, das Herstellungskosten von weniger als zehn Dollar pro 1.000 Quadratzentimetern anstrebt. Während Amazon bereits eine neue Kindle-Generation plant, die durch ein größeres Display für elektronische Zeitschriften begeistern soll (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090504020/ ), ist fraglich, ob eine Schwarz-Weiß-Darstellung für solche Anwendungen ausreicht. Die EFD-Technologie sei geeignet, um etwa den Kindle voll farbig zu machen, so Heikenfeld. “Man könnte ihn damit vom Nischenprodukt zum Mainstream-Produkt machen”, meint der Wissenschaftler. Da bei der Entwicklung ein Projektpartner die niederländische Polymer Vision http://www.polymervision.com war, ist jedoch wahrscheinlicher, dass dieses Unternehmen erste Produkte mit EFD realisieren dürfte. Da die optisch aktive Schicht bei der Technologie weniger als 15 Mikrometer dick sein kann, sehen die Niederländer großes Potenzial gerade bei aufrollbaren Displays. Ein solches, wenngleich noch in Schwarz-Weiß, nutzt Polymer Vision im “Readius” http://www.readius.com . “Bei unseren EFD-Pixeln können wir farbiges Pigment auf eine Art verbergen oder anzeigen, die gegenüber Techniken in elektrobenetzenden, elektrophoretischen oder elektrochromischen Displays optisch überlegen ist”, beschreibt Heikenfeld den seiner Ansicht nach wesentlichen Vorteil der Technologie. Schon ein Prototyp konnte den Forschern zufolge im weißen Zustand 55 Prozent des einfallenden Lichts reflektieren und bei Weiterentwicklung halten die Wissenschaftler mehr als 85 Prozent für möglich. Das sei jenes Niveau, ab dem Nutzer eine reflektive Displaytechnologie in Anwendungen wie beispielsweise E-Books oder Handys akzeptieren. Kommerziell vorangetrieben soll die Technologie durch Gamma Dynamics werden. Dabei liegt der Fokus dem Start-up zufolge zunächst auf der Entwicklung des Produktionsprozesses, der nicht nur geringe Herstellungskosten, sondern auch eine einfache Anpassung für verschiedene Anwendungen erlauben soll. Fest steht bereits, dass die Pigment-Dispersionen für EFD-Displays exklusiv von Sun Chemical http://www.sunchemical.com hergestellt werden. Der Spezialist für Drucktinten und Pigmente war ebenfalls Projektpartner bei der Entwicklung der Technologie. Ob diese sich langfristig durchsetzen kann, bleibt abzuwarten. Denn auch andernorts wird an Ansätzen für farbiges E-Papier gearbeitet und Fujitsu hat in Japan mit seinem “FLEPia” bereits den Markt erreicht (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/090318032/ ). (Ende)

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