Kleine Roboter aus Galinstan können schneller laufen als ein (Miniatur-)Leopard.

Wissenschaftler der Johannes Kepler Universität (JKU) haben weiche, lenkbare Roboter entwickelt, die laufen, Badenund mit hoher Geschwindigkeit springen. Während des Tests erreichten die Roboter eine Geschwindigkeit von 70 BL/s (Körperlängen pro Sekunde). Diese Ergebnisse sind erstaunlich, weil sogar Geparden (Das schnellste Landtier der Welt) kann sogar rennen 23 BL/Sek. Aber erwarten Sie keine absoluten Geschwindigkeitsrekorde, denn Roboter haben millimetergroße Körper – obwohl diese kleinen Maschinen wahrscheinlich die schnellsten Softroboter der Welt sind.

Weiche Roboter unterscheiden sich von den traditionellen Robotern, die Sie in Fabriken, Restaurants und Wissenschaftsmessen sehen. gebaut Flexible Materialien verwenden Formgedächtnislegierungen wie Polymere (diese Legierungen ändern ihre Form bei einer Temperaturänderung). Weiche Materialien ermöglichen den Betrieb von Robotern Auf eine ähnliche Art und Weise in einen lebenden Organismus (oder lebendes Gewebe). Herkömmliche Roboter bestehen dagegen aus festen Materialien wie Kunststoff, Aluminium und Metall.

Wissenschaftler versuchen schon lange, schnell genug weiche Roboter zu erschaffen Arbeiten in rauen Umgebungen Wo keine anderen Maschinen arbeiten. Diese Roboter könnten im medizinischen Bereich eine wichtige Rolle spielen. Beispielsweise kann ultraschnelle Robotik invasive Methoden wie die Darmspiegelung ersetzen. Ärzte können schnelle Softrobotik verwenden, um Anomalien in Körperorganen (wie dem Magen) zu untersuchen, die mit herkömmlichen Diagnoserobotern schwer zu untersuchen sind.

Baue superschnelle Roboter

Die ultraschnellen Roboter werden aus einer flüssigen Metalllegierung namens Galinstan hergestellt. Es besteht aus Zinn (Sn), Gallium (Ga) und Indium (In). Galinstan wird normalerweise nicht verwendet, um weiche Roboter zu erstellen. Sie bestehen größtenteils aus Silikonkunststoffe. Auf die Frage des Erstautors der Studie und JKU-Physiker für weiche Materie, Dr. Guoyong Mao, sagte er gegenüber Ars Technica: „Die wichtigste Eigenschaft dieses Materials ist, dass es bei Raumtemperatur einer Flüssigkeit ähnelt und gleichzeitig eine hohe Leitfähigkeit hat, was es ausmacht nützlich zum Bau weicher und verformbarer Spulen.“ .“

Die Forscher verwendeten flüssiges Metall 3D-Drucktechnologie Um eine Galinistan-Spule zu bilden. Diese 3D-gedruckten Spulen wurden dann in Elastomergehäuse eingebettet, die sie mit einem Aktuator zusammenhielten, der ihren Zustand steuerte. Dies führt zu einem spulenartigen weich-elektromagnetischen Roboter (SEMR), der in der Lage ist, eine schnelle Betätigung und einen schnellen Antrieb zu liefern. Die Forscher statteten die Roboter auch mit L-förmigen oder Sägezahnfüßen aus, je nachdem, über welche Säulen sie sich bewegen werden.

SEMRs werden von Lithium-Polymer-Batterien angetrieben, und ihre ultraschnelle Bewegung wird von elektromagnetischen Aktuatoren (Komponenten, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln) angetrieben. Die Aktuatoren sind magnetisch ansprechende Bauteile, sodass sich schnell bewegende Roboter einfach mit einem konstanten Magnetfeld steuern lassen. Während der Tests konnten sich die angebundenen Roboter mit einer Geschwindigkeit von 35 BL/s in einem Flugzeug und 70 BL/s auf einer gefalteten 3D-Oberfläche bewegen. Darüber hinaus schwammen sie bei Tests im Wasser mit 4,8 BL/s. „Wir denken, dass dies eine neue und vielversprechende Technologie in der Robotik ist und großes Potenzial für die Zukunft hat. Wir konnten keine ähnliche Technologie finden, die ein weiches Funktionsmaterial verwendet, das so viele Aufgaben mit so hoher Geschwindigkeit erledigen kann, “, sagte Mao.

Die Zukunft der ultraschnellen Robotik

Die Forscher führten auch Geschwindigkeitstests mit einem Prototyp der ungebundenen weichen Roboter durch und erreichten eine Schwimmgeschwindigkeit von 1,8 Körperlängen pro Sekunde (BL/s) und eine maximale Laufgeschwindigkeit von 2,1 BL/s. Die Forscher planen nun, die Effizienz und Leistung von ungebundenen Robotern zu verbessern.

Mao und sein Team sagen auch, dass die Entwicklung von SERMs im Millimeterbereich mithilfe von 3D-Flüssigdruck Es könnte in Zukunft den Weg für größere hyperschnelle Roboter ebnen.

Es gibt verschiedene Arten von Softrobotern. Einige können uns helfen Entsorgung von Plastikmüll Aus dem Meer können andere uns machen lassen warmes Studium Mond- und Marswüsten. Geschwindigkeit ist ein großer limitierender Faktor für all diese weichen Maschinen. Die Technologie hinter dem ultraschnellen SEMR hat das Potenzial, diese Grenze zu überwinden.

Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32123-4 (Über DOIs)

Robindra Brahambhat ist eine erfahrene Journalistin und Filmemacherin. Er berichtet über Wissenschafts- und Kulturnachrichten und hat in den letzten fünf Jahren aktiv mit einigen der innovativsten Nachrichtenagenturen, Zeitschriften und Medienmarken zusammengearbeitet, die in verschiedenen Teilen der Welt tätig sind.