Der Tastsinn
Als haptische Wahrnehmung bezeichnet man eine Sinneswahrnehmung von Lebewesen, mit der bestimmte mechanische Reize wahrgenommen werden können. Die Gesamtheit der haptischen Wahrnehmungen erlaubt es dem Gehirn, Berührungen, Druck und Temperaturen zu lokalisieren und zu bewerten
Es wird unterschieden zwischen
- taktiler Wahrnehmung (Oberflächensensibilität)
Erkennen von Druck, Berührung und Vibrationen auf der Haut; Feinwahrnehmung
- kinästhetischer Wahrnehmung (Tiefensensibilität)
Bewegungsempfindung und das Erkennen der Bewegungsrichtung, Eigenwahrnehmung des Körpers, Lagesinn: jederzeitiges Wissen um die Lage (Position) der Körperteile zueinander.
Durch das Zusammenspiel der unterschiedlichen Berührungs- und Druckrezeptoren in der Haut können Intensität, Dauer und Bereich der jeweiligen Berührung genau bestimmt werden.
Die Tastschärfe: Maß für die Tastfähigkeit des menschlichen Fingers
Sie kann zum Beispiel mit der “2-Punkte-Diskriminationsschwelle” bestimmt werden. Hierbei wird die Fähigkeit gemessen, zwei Punkte auf der Fingerkuppe zu unterscheiden. Die Probanden berühren zwei Nadelspitzen, die sich in unterschiedlichen Abständen befinden. Die Unterscheidungsschwelle ist erreicht, wenn die beiden Nadelspitzen nicht mehr getrennt wahrgenommen werden können. Der entsprechende Nadelabstand ist dann ein Maß für die Tastschärfe.
Junge Menschen und insbesondere Blinde haben eine Tastschärfe von etwa 1.5 Millimetern, ältere hingegen häufig nur noch von bis zu vier Millimetern.
Die Tastschärfe kann durch den regelmäßigen Gebrauch des Tastsinns, zum Beispiel beim Werken oder beim Spielen eines Musikinstruments, erhalten oder teilweise sogar verbessert werden. Auch eine elektrische Stimulation der für den Tastsinn zuständigen Nerven kann die Tastschärfe verbessern.
Elektronische Haut
Japanische Forscher haben eine elektronische Haut für Roboter entwickelt, die Druck und Temperaturen wahrnehmen kann. Die Roboterhaut soll der menschlichen Haut in nichts mehr nachstehen, im Gegenteil: Künftig könnte sie sogar Licht wahrnehmen, Feuchtigkeit spüren und Töne hören.
In ihrer Arbeit hatten Studienleiter Takao Someya und sein Team zunächst eine künstliche Haut entwickelt, die mithilfe von Sensoren Druck fühlen kann. Die Wissenschaftler betteten dazu in eine dünne Plastikfolie elektronische Schaltungen ein, die auf Transistoren basieren und Druck registrieren. So entstand ein netzähnliches Grundgerüst, das eine Ausdehnung der Haut um bis zu 25 Prozent ermöglichte. Da das Material so beweglich ist, dass es sich exakt der Form der Oberfläche eines Hühnereies anpassen kann, sei es auch für den Einsatz bei kleinen, dreidimensionalen Strukturen wie Roboterfingern geeignet, schreiben die Forscher.
Damit die Kunsthaut auch Temperaturen wahrnehmen kann, bauten die Wissenschaftler anschließend mit organischen Halbleitern ein Netzwerk von Temperatursensoren auf. Wurden Druck- und Temperatursensoren zusammen in die elektronische Haut eingebaut, war sie in der Lage, beide Reize gleichzeitig wahrzunehmen.
Mit einer solchen billig und leicht herzustellenden Kunsthaut könnten Roboter vor allem in unstrukturierten Umgebungen besser arbeiten. Weitere Verfeinerungen der elektronischen Haut wie der Einsatz von Licht-, Dehnungs- oder Feuchtigkeitssensoren könnten der Haut sogar übermenschliche Fähigkeiten verleihen
Pneumatik
Das Wort Pneumatik stammt vom Griechischen pneuma und bedeutet soviel wie “Wind” und “Atem”. Es bezeichnet den Einsatz von Druckluft in Wissenschaft und Technik. Industriell wird Druckluft als Energieträger in Deutschland seit etwa Anfang des 20. Jahrhunderts zum Antrieb von Hämmern und Bohrern angewandt. Im Orgelbau des späten 19. und frühen 20. Jh. war die pneumatische Traktur vorherrschend. Seit etwa 1960 spielt die Pneumatik in der Steuerungs- und Automatisierungstechnik eine bedeutende Rolle.
Druckluft (veraltet: Pressluft) wird durch Verdichten der Umgebungsluft in Kompressoren erzeugt. Mittels eines Rohr- und Leitungssystems wird die erstellte Druckluft zum Anwendungsort geliefert. Hier trifft sie, bevor sie in die Bauteile wie Wegeventile und Antriebe gelangt, in eine Aufbereitungseinheit, wo sie gereinigt wird.
Druckluft dient bisher folgenden Zwecken:
° als Energieträger
° zur Reinigung
° als Atemluft
° zur Kühlung
In der Pneumatik finden verschiedene Betätigungsarten Anwendung
- Mechanische Betätigungen sind Stößel, Federn, Rolle, Rollenhebel. Mechanische Betätigungen werden von der Maschine selbst betätigt.
- Elektronische Betätigungen sind z. B. Taster, sie funktionieren durch elektrische Energie. Wird ein Stromimpuls von einem Taster ausgesendet so trifft dieser im elektrisch betätigten Ventil auf einen Elektromagneten, der die Welle im Ventil anzieht und somit einen Weg für die Luft öffnet und einen anderen verschließt.
- Pneumatische Betätigung: Das Ventil wird hierbei durch die Druckluft betätigt. Die Welle wird hierbei durch Druckluft in die gewünschte Position gepresst
- Manuelle Betätigungen sind Taster, Druckknöpfe, Hebel und Pedale. Diese werden mit Muskelkraft betätigt. Wird ein Hebel betätigt, so wird die Welle in die gewünschte Richtung verschoben und somit eine andere Schaltstellung eingenommen.
Vorteile der Pneumatik:
° Kräfte und Geschwindigkeiten der Zylinder sind stufenlos schaltbar
° Druckluftgeräte können ohne Schaden bis zum Stillstand überlastet werden
° Druckluft ist in Druckbehältern speicherbar
° Sauberes, umweltfreundliches Medium
° Luft ist kostenlos und stets vorhanden
° Die Abluft kann ins Freie geleitet werden, die Rückleitungen können entfallen
° Luft ist über große Entfernungen transportierbar
Druckluft-Autos:
Visionär Guy Nègre möchte die Welt mit dem billigsten Rohstoff der Welt versorgen: “Meine Vision ist eine saubere Welt, die eine saubere Energie nutzt - Druckluft!” Den französische Motoren-Konstrukteur Guy Nègre lässt der Gedanke nicht mehr los, die Menschheit mit dem billigsten Rohstoff der Welt zu bewegen. “Unser Druckluftmotor funktioniert im Prinzip so wie ein klassischer Motor: Wir konstruierten eine Kammer, in die wir Druckluft hineinpressen und somit den Kolben zum Arbeiten bringen.” Die Druckluft-Flaschen hängen dabei unter dem Wagen.
Möglichkeiten der Druckluftregulierung:
1. Drehscheibenventil, 2. Trompetenventil, 3. Irisverschluss
