Fortschritt könnte Fernsteuerung von Soft-Robotern ermöglichen

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Weiche Materialien, wie Gummi oder Polymere, die drastische Formveränderungen ertragen können, sind vielversprechend für Anwendungen, bei denen Flexibilität und Formwandlungsfähigkeiten von größter Bedeutung sind.Diese Materialien können beispielsweise zur Herstellung weicher Roboter verwendet werden, die sich für spezielle Aufgaben eignen, von medizinischen Geräten, die sich im Körperinneren fortbewegen können, bis hin zu Robotern für Such- und Rettungseinsätze, die sich durch kleine Öffnungen quetschen können.

Aber um die Bewegung oder die Transformationen eines Soft-Roboters anzutreiben, verwenden Forscher oft Aktoren, die physisch mit dem Roboter verbunden sein müssen, was seine Nützlichkeit einschränkt.”Diese Aktuatoren sind normalerweise viel größer als der Roboter selbst”, sagt Stephan Rudykh, Professor für Maschinenbau an der University of Wisconsin-Madison.

Sie könnten zum Beispiel einen riesigen Drucklufttank haben, der über ein Kabel mit dem Roboter verbunden ist und dazu dient, die weichen Materialien aufzublasen und den Roboter anzutreiben.

“Ein Team unter der Leitung von Rudykh hat einen Weg gefunden, diese Schnur zu durchtrennen.In einer in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten Arbeit zeigten die Forscher eine Methode zur Nutzung von Magnetfeldern, um weiche Verbundwerkstoffe aus der Ferne dazu zu bringen, ihre innere Struktur in eine Vielzahl neuer Muster umzuordnen.”Wir haben gezeigt, dass wir in einem relativ einfachen System ein sehr breites Spektrum verschiedener Muster erhalten können, die durch die Stärke des Magnetfeldes gesteuert werden, einschließlich Mustern, die mit mechanischer Belastung allein unmöglich zu erreichen wären”, sagt Rudykh.

Dieser Fortschritt könnte uns in die Lage versetzen, neue weiche Materialien mit verbesserter Leistung und Funktionalität zu entwerfen”.Die Fähigkeit, die feine innere Struktur eines Materials auf diese Weise zu optimieren, erlaubt es den Forschern, die physikalischen Eigenschaften des Materials individuell anzupassen und sogar verschiedene Eigenschaften nach Belieben ein- und auszuschalten.

Und da die Nutzbarmachung von Magnetfeldern den direkten Kontakt oder lästige Kabel überflüssig macht, könnten neue weiche Materialien für Anwendungen wie medizinische Implantate nützlich sein, sagt Rudykh.

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