Technische Innovation

Soft Robotics: Künstlicher Muskel bereitet Weg für lebensechte Roboter

Ein Muskel aus dem 3D-Drucker kann sanfte Bewegungen ausführen. Er könnte das fehlende Bindeglied für die Entwicklung menschenähnlicher Roboter sein.

So täuschend ähnlich uns einige Roboter heute schon sehen mögen, eine entscheidende Fähigkeit fehlt den intelligenten Maschinen bislang noch. Sie sind nicht in der Lage, sanfte, feinfühlige Bewegungen auszuführen, die sich an ein Objekt anpassen. Ein rohes Ei zu greifen dürfte für viele daher eine unmögliche Aufgabe sein.

Für einen Durchbruch auf diesem Gebiet könnte ein künstlicher Muskel sorgen, den Ingenieure der Columbia University in New York nun in einer Studie vorgestellt haben. Die mit einem 3D-Drucker produzierte Struktur besteht aus Silikon, das von kleinen, mit Ethanol gefüllten Bläschen durchsetzt ist. Der Muskel lässt sich mit einer niedrigen Spannung von acht Volt in Gang setzen. In einem Versuch war ein 6 Gramm leichtes Exemplar in der Lage, ein Gewicht von 6,1 Kilogramm anzuheben, also mehr als das 1.000-Fache seines eigenen Gewichts.

Muskel ermöglicht interagierende Roboter

Indem das Silikon auf 80 Grad Celsius erhitzt wird, dehnt sich der synthetische Muskel um bis zu 900 Prozent aus. Auf diese Weise kann er verschiedene komplexe Bewegungen wie Drücken, Ziehen, Biegen oder Drehen ausführen. Im Gegensatz zu vergleichbaren künstlichen Muskel-Technologien, die auf Leitungen mit hoher Spannung oder Kompressoren angewiesen sind, ist für Antrieb und Steuerung des Muskels nur ein dünnes Kabel nötig.

Der künstliche Muskel aus Silikon verändert seine Form durch Hitze.
Der künstliche Muskel aus Silikon verändert seine Form durch Hitze. Bild: Columbia Engineering – Aslan Miriyev – Montage

Diese Entwicklung könnte in Zukunft menschenähnliche Roboter ermöglichen, die zu sanften Bewegungen in der Lage und gleichzeitig um ein Vielfaches stärker als wir Menschen sind. „Unser weiches, funktionelles Material kann als ein robuster Muskel dienen, der möglicherweise die Soft-Robotik revolutioniert“, betont Aslan Miriyev, Hauptautor der Studie. Die benötigten Materialien seien leicht herzustellen, billig und umweltfreundlich, versichern die Forscher zudem. Dies könnte vor allem im Hinblick auf die kommerzielle Entwicklung der Technik einen großen Vorteil darstellen.

Ein 3D-Drucker fertigt die Basis für den synthetischen Muskel.
Ein 3D-Drucker fertigt die Basis für den synthetischen Muskel. Gif: Youtube – Columbia Engineering

Weiche, von lebenden Organismen inspirierte Roboterantriebe bergen ein enormes Potenzial. Sie seien besonders für Bereiche interessant, in denen sie mit Menschen interagieren, wie etwa der industriellen Produktion oder dem Gesundheitswesen, konkretisiert Studienleiter Professor Hod Lipson. Diese Fähigkeiten stellten ein großes Stück des gesamten Puzzles der Roboterentwicklung dar. Mit dem neuen synthetischen Muskel sei eine der letzten Hürden zum menschenähnlichen Roboter überwunden, ist Lipson überzeugt.

Cover-Foto: Columbia Engineering – Aslan Miriyev (Montage)

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