Neue künstliche Muskeln imitieren menschliche Bewegung, um humanoide Roboter voranzutreiben

Holz als technisches Geruest

Eingebaute Kanäle aus flüssigem Metall ermöglichen eine Doppelwirkung: Ein Kanal fungiert als aktiver Aktor, der durch Erhitzung eine Kontraktion erzeugt, während der andere als Sensor dient, der Kraft und Verformung in Echtzeit erfasst. Dies ermöglicht es dem System, seinen eigenen Kontraktionszustand ohne externe Sensoren zu überwachen.

Intelligente robotische GreiferDie Forscher haben robotische Finger und Greifer vorgestellt, die von künstlichen Muskeln angetrieben werden und Objekte sanft aufnehmen können, während sie gleichzeitig deren Steifigkeit und Größe eigenständig bestimmen.

Durch die Anordnung zweier künstlicher Muskeln, die sich gegenseitig entgegenwirken – ähnlich wie biologische Muskeln –, gelang dem Team eine schnellere und präzisere Steuerung der Bewegung, einschließlich Kontraktion und Entspannung.

Das System vereint Sensorik und Bewegung

Das System vereint Sensorik und Bewegung in einer einzigen Struktur, sodass der künstliche Muskel seinen Zustand in Echtzeit überwachen kann, ohne auf externe Sensoren angewiesen zu sein.

Dies verleiht dem Roboter eine Form eingebetteter physischer Intelligenz und ermöglicht ihm, sich natürlicher auf veränderliche Kräfte und Kontakte während des Betriebs einzustellen.

Die Forscher zeigten, dass die knstlichen Muskeln in einem feedback-gesteuerten System fr einen robotischen Finger und Greifer zusammenarbeiten knnen, wodurch die Bewegungsprzision verbessert und Steuerungsfehler reduziert werden. Die Studie identifizierte zudem Bereiche, die weiterer Verbesserung bedrfen.

Technik und Auswirkungen

Bei wiederholten Bewegungen kann sich Wrme im Inneren der knstlichen Muskeln aufbauen, was zu Kraftdrift fhrt und die Genauigkeit mindert. Auch pltzliche nderungen der Bewegungsziele knnen Tracking-Fehler verursachen.

Um diese Probleme zu lsen, schlugen die Forscher schnellere Khlmethoden vor, darunter dnnere Materialien, integrierte Khlkanle oder Khlsysteme auf Basis knnte sowohl die Ansprechgeschwindigkeit als auch die Sensorleistung verbessern.

Das Team wies zudem darauf hin, dass das aktuelle Streckenschtzungsmodell auf experimentellen Daten basiert und mglicherweise weiterer Verfeinerung bedarf.

Zukünftige Untersuchungen zur Wärmeverteilung und zum mechanischen Verhalten üssigkristall-Elastomeren könnten zur Entwicklung präziserer und zuverlässigerer künstlicher Muskelsysteme für robotische Anwendungen beitragen.