Revolutionäre Aktuatoren imitieren menschliche Muskeln für sicherere Roboter zu erschwinglichen Kosten

BerlinForscher der Northwestern University haben ein weiches, flexibles Gerät entwickelt, das sich wie menschliche Muskeln bewegt. Dieses neuartige Gerät könnte Roboter sicherer und nützlicher machen. Der sogenannte Aktuator kann sich ausdehnen und zusammenziehen.

Forscher führten den Aktuator vor, indem sie:

• Einen zylindrischen, wurmähnlichen weichen Roboter
• Ein künstliches Bizeps

Ein Roboter, der sich wie ein Wurm bewegt, kann enge Kurven in einem kleinen Raum wie einem Rohr navigieren. Ein anderer Roboter mit einer künstlichen Muskelstruktur kann ein 500-Gramm-Gewicht bis zu 5.000 Mal heben, ohne zu brechen. Diese Roboter sind günstiger in der Herstellung und kosten etwa 3 Dollar an Materialien, ohne den Motor mitzuzählen. Traditionelle Bauteile kosten oft Hunderte oder Tausende von Dollar.

Ryan Truby, der die Studie leitete, erklärte, dass das Ziel darin besteht, Roboter für Menschen sicherer zu machen. Weiche Roboter sind im Vergleich zu harten Robotern weniger gefährlich für Menschen. Dieses neue Bauteil kann in menschennahen Umgebungen eingesetzt werden und ist zudem kostengünstig, was es leichter zugänglich macht.

Truby leitet das Robotic Matter Lab an der Northwestern University. Der Erstautor, Taekyoung Kim, fand heraus, wie man einen Aktuator aus Gummi mit einem herkömmlichen 3D-Drucker herstellen kann. Frühere weiche Robotikantriebe waren teuer in der Herstellung und wenig flexibel. Kims Methode machte sie weicher und robuster.

Der Aktuator nutzt ein dehnbares Gummiteil, das sich mit einem Motor verlängern oder verkürzen lässt. Dies erleichtert die Herstellung von weichen Aktuatoren.

Kim berichtet, dass ihr Roboter sich durch Ziehen und Schieben fortbewegen kann. Der Roboter ist 26 Zentimeter lang und schafft in einer Minute 32 Zentimeter.

Truby stellte fest, dass der Aktuator bei Dehnung steifer wird. Die meisten weichen Aktuatoren werden bei Gebrauch flexibler, doch dieser verhärtet sich und gewinnt damit an Nutzen.

Diese Untersuchung könnte zu neuen Robotertypen führen, die von lebenden Organismen inspiriert sind. Solche Roboter könnten Aufgaben erledigen, die reguläre Roboter nicht bewältigen können. Die Forschung wurde von der Office of Naval Research und dem Northwestern's Center for Engineering and Sustainability Resilience finanziert.

Die Entdeckungen sind bedeutend für die weiche Robotik. Diese neuen Aktoren werden sicherere, flexiblere und kostengünstigere Roboter ermöglichen. Solche Roboter können sich geschmeidiger bewegen und sind ideal für Aufgaben in komplexen Umgebungen geeignet.