Echsenkraft: Yale-Roboter trennt und verbindet eigene Gliedmaßen
Forschende aus Yale haben einen Roboter mit Echsenkraft entwickelt: Er kann eigene Gliedmaßen abtrennen und wieder anbringen.
Manche Echsen können ihre Schwänze abwerfen, einen ähnlichen Mechanismus haben Yale-Forschende nun für Roboter entwickelt.
Foto: PantherMedia / Zdeněk Malý
Forschende der Universität Yale haben eine bemerkenswerte und bisher unbekannte Fähigkeit für weiche Roboter entwickelt: die Fähigkeit zur Selbstamputation und zum Wiederanbringen von Gliedmaßen. Während einige Echsen bekanntlich ihre Schwänze abwerfen können, um Raubtieren zu entkommen oder lebende Brücken zu bilden, ist dies das erste Mal, dass weiche Roboter eine ähnliche Fähigkeit demonstrieren.
Klebriges Polymer macht es möglich
In verschiedenen Videos stellte das Forscherteam die neuen Fähigkeiten ihrer weichen, vierbeinigen Roboter eindrucksvoll unter Beweis. In einem dieser Videos entkam ein Roboter aus einer Falle, indem er eine seiner Gliedmaßen abschnitt. Diese Gliedmaße konnte später dank eines reversiblen, durch elektrischen Strom erwärmten Gelenksystems wieder angebracht werden.
Im Zentrum dieser innovativen Entwicklung steht ein neues Material: ein bikontinuierlicher thermoplastischer Schaum (BTF), der ein klebriges Polymer enthält. Dieses Polymer ist normalerweise fest, kann aber leicht geschmolzen werden. Diese Materialkombination ermöglicht es, dass die Gelenke geschmolzen, getrennt und wieder zusammengesetzt werden können, ohne dass die strukturelle Integrität leidet.
Gemeinsam stärker: Roboter schließen sich zur Überwindung von Hindernissen zusammen
Neben der Fähigkeit zur Selbstamputation haben diese Roboter auch die Möglichkeit, sich miteinander zu verbinden, um Hindernisse zu überwinden. In einem weiteren Video zeigte das Team, wie ein einzelner Raupenroboter eine Lücke zwischen zwei Tischen nicht überwinden konnte. Daraufhin schlossen sich drei Roboter mithilfe ihrer beheizten Gelenke zu einer größeren, leistungsfähigeren Einheit zusammen, die die Lücke problemlos überquerte.
Traditionelle modulare Robotik setzt auf mechanische Verbindungen und Magnete, die naturgemäß starr sind. Die Kombination aus BTF und dem klebrigen Polymer hingegen ermöglicht flexible, aber dennoch starke Verbindungen zwischen dem Roboter und den Gliedmaßen.
Der Prozess des Ablösens und Wiederanbringens dauert etwa 10 Minuten und erzeugt eine ziemlich starke Verbindung. Die Technologie ist außerdem überraschend langlebig und übersteht Hunderte von Ablöse- und Wiederanbringungszyklen, bevor sie sich verschlechtert.
Die Vision formwandelnder Roboter
Die Forschenden der Universität Yale sehen großes Potenzial in diesen Techniken. Sie könnten zu Robotern führen, die ihre Form radikal verändern können, indem sie ihre Masse durch Selbstamputation und Interfusion anpassen. Obwohl sich diese Technologie noch in einem frühen Stadium befindet, könnte sie die Interaktion von Robotern mit ihrer Umwelt und untereinander revolutionieren.
Formveränderliche Roboter gelten seit langem als nächster Schritt in der Robotik. Anfang dieses Jahres präsentierte ein anderes Forscherteam eine Methode zur Manipulation der molekularen Eigenschaften von Flüssigkristallen durch Lichteinwirkung. Diese Methode könnte programmierbare Werkzeuge ermöglichen, die sich an äußere Reize anpassen.
Professor Serra von der University of Southern Denmark erklärte dazu: „Wenn ich eine beliebige dreidimensionale Form, wie einen Arm oder einen Greifer, herstellen wollte, müsste ich die Flüssigkristalle so ausrichten, dass sich das Material spontan in diese Formen umstrukturiert, wenn es einem Reiz ausgesetzt wird.“
Mögliche Anwendungen
Softroboter der neuen Generation eröffnen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Sie könnten beispielsweise bei Such- und Rettungseinsätzen in herausfordernden Umgebungen oder in der Weltraumforschung eingesetzt werden. Auch medizinische Anwendungen sind vorstellbar. Ihre Fähigkeit, ihre Form zu verändern, könnte es ihnen ermöglichen, enge Räume zu durchqueren oder sich an unvorhersehbare Umgebungsbedingungen anzupassen.
Die Ergebnisse des Teams mit dem Titel „Self-Amputating and Interfusing Machines“ wurden in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.
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