Künstliche Muskeln beleben Roboterbeine: ein revolutionärer Fortschritt in der Robotik

BerlinForscher der ETH Zürich und des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme haben eine neue Art roboterbeines entwickelt, die künstliche Muskeln verwenden. Anstelle von Elektromotoren, wie sie bei den meisten Robotern üblich sind, nutzen diese Beine elektrohydraulische Vorrichtungen namens HASELs. Diese Änderung ermöglicht eine effizientere Bewegung und eine bessere Anpassungsfähigkeit an verschiedene Situationen.

Diese neue Entwicklung ist bedeutsam, da sie eine wesentliche Veränderung mit sich bringt.

• Höhere Energieeffizienz
• Anpassungsfähigkeit an verschiedene Gelände
• Fähigkeit zu hohen Sprüngen und schnellen Bewegungen
• Weniger komplexe Sensoren erforderlich

Künstliche Muskeln funktionieren mit Hilfe von statischer Elektrizität. Diese Apparate bestehen aus ölgefüllten Plastikbeuteln mit Elektroden, die auf Spannungsänderungen reagieren. Wird eine Spannung angelegt, rücken die Elektroden näher zusammen, drücken das Öl auf eine Seite und verkürzen den Beutel. Dieser Vorgang erzeugt Bewegungen, die denen echter Muskeln ähneln.

Ein Vorteil gegenüber Elektromotoren ist ihre Energieeffizienz. Elektromotoren wandeln oft überschüssige Energie in Wärme um, die durch Kühlsysteme abgeführt werden muss. Dieses künstliche Muskelsystem hingegen ist elektrostatisch und hat dieses Problem nicht. Deshalb benötigt es keine Kühlkörper oder Lüfter, was es effizienter macht.

Das Roboterbein kann springen, was seine hohe Anpassungsfähigkeit und Beweglichkeit zeigt. Dadurch kann es auch auf unebenem Gelände laufen. Das künstliche Muskelsystem passt sich automatisch an die Umgebung an und benötigt dafür nur zwei Signale zum Beugen und Strecken. Es kommt ohne viele Sensoren aus, um die Position des Beins zu überwachen.

Das Feld der elektrohydraulischen Aktuatoren ist noch relativ jung und existiert erst seit etwa sechs Jahren. Die raschen Fortschritte in den Bereichen Steuerungstechnik und maschinelles Lernen verdeutlichen den Bedarf an neuer Hardware. Künstliche Muskeln zeigen vielversprechende Ansätze für spezielle Anwendungen, wie Greifarme, die ihre Bewegung je nach Objekt anpassen müssen. Diese Aktuatoren sind allerdings noch nicht für schwere Maschinen geeignet, könnten jedoch in spezifischen Anwendungen nützlich sein.

Autonome robotische Systeme haben eine vielversprechende Zukunft. Diese Roboter könnten mithilfe batteriebetriebener Beine Rettungseinsätze revolutionieren. Man stelle sich einen Roboter vor, der sich durch Trümmer oder unwegsames Gelände bewegt und dabei ohne die Einschränkungen von Elektromotoren effizient arbeitet.