Künstlicher Muskel erreicht 91 % Regeneration und heilt nach Beschädigung selbstständig

Forscher der Seoul National University haben einen künstlichen Muskel entwickelt, der während des Betriebs seine Form ändern, Schäden reparieren und wiederverwendet werden kann, was potenziell einen neuen Weg für adaptiv Forscher der Seoul National University haben einen künstlichen Muskel entwickelt, der während des Betriebs seine Form ändern, Schäden reparieren und wiederverwendet werden kann, was potenziell einen neuen Weg für adaptive Roboter und flexible Geräte der nächsten Generation eröffnet.

Das Team schuf einen neuen dielektrischen Elastomeraktuator (DEA) unter Verwendung eines phasenübergangsfähigen Ferrofluidmaterials, das bei Raumtemperatur wie ein Feststoff, aber bei Exposition gegenüber Hitze oder Magnetfeldern wie eine Flüssigkeit verhält.

Dies ermöglicht es, die interne Elektrodenstruktur des Aktuators sogar nach der Herstellung umzuformen. DEAs sind weiche Geräte, die elektrische Energie in Bewegung umwandeln, und werden oft als künstliche Muskeln beschrieben, da sie schnell und präzise bewegen können.

Sie werden bereits in Bereichen wie

Sie werden bereits in Bereichen wie haptische Feedback-Systeme, tragbare Geräte und weiche Robotergreifer zum Umgang mit empfindlichen Gegenständen eingesetzt. Herkömmliche Versionen sind jedoch durch feste Elektrodenmuster begrenzt, die während der Herstellung gedruckt werden.

Sobald sie gebaut sind, können sie nur eine voreingestellte Bewegung ausführen, was Ingenieure zwingt, die Hardware für neue Aufgaben oder veränderte Umgebungen neu zu gestalten.

Roboter, die sich umverdrahten Das neue System löst diese Einschränkung, indem es den Elektroden ermöglicht, sich zu spalten, zu verschmelzen und im dreidimensionalen Raum zu bewegen, während das Gerät betrieben wird.

Forscher sagen, dass ein einzelner Aktuator

Forscher sagen, dass ein einzelner Aktuator Funktionen in Echtzeit umschalten und verschiedene Bewegungen wie Biegen, Ausdehnen oder Schaltkreisbrücken bilden kann. Die phasenübergängliche Ferrofluid-Elektrode kann in einen flüssigen Zustand geschmolzen und mit Magnetfeldern neu positioniert werden.

Sie kann auch in mehrere Abschnitte unterteilt werden, was es einem einzigen weichen Roboterkomponente ermöglicht, mehrere Funktionen auszuführen, ohne neu gestaltet werden zu müssen. Das könnte helfen, die Fertigungskomplexität in der weichen Robotik zu reduzieren, wo viele Geräte heute für enge, einmalige Aufgaben gebaut werden.

Anstatt Komponenten zu ersetzen, könnten zukünftige Roboter sich anpassen, wenn sich die Aufgaben ändern. Prof.

Jeong-Yun Sun sagte: „Diese Studie stellt

Jeong-Yun Sun sagte: „Diese Studie stellt einen Durchbruch bei der Umwandlung traditionell statischer und passiver Elektroden in ‚lebende, programmierbare Elemente‘ durch Innovationen im Partikel- und Polymermaterialdesign dar.

Diese selbstheilende und formkonfigurierbare Elektroden-Technologie wird eine Schlüsselgrundlage für nachhaltige Soft-Robotik der nächsten Generation sein.“Schäden nicht mehr tödlichDie Forscher konzipierten den Aktuator auch so, dass er nach Schnitten oder elektrischen Ausfällen regeneriert.

Wird ein Teil der Elektrode beschädigt, kann das umliegende Material in flüssige Form umgewandelt werden, um unterbrochene Pfade wieder zu verbinden oder ausgefallene Abschnitte zu umgehen.Das bedeutet, dass das robotische System auch nach Vorfällen weiter funktionieren kann, die normalerweise konventionelle Soft-Aktuatoren außer Betrieb setzen würden.

Dieses Merkmal könnte in rauen Industrieumgebungen

Dieses Merkmal könnte in rauen Industrieumgebungen nützlich sein, in denen Maschinen Verschleiß, Aufprall oder elektrischen Stress ausgesetzt sind.Das Team demonstrierte außerdem die Wiederverwertbarkeit. Am Ende der Lebensdauer eines Geräts kann das Elektrodenmaterial in flüssiger Form extrahiert und in ein neues System injiziert werden.

Selbst nach wiederholten Wiederverwendungszyklen berichteten die Forscher von einer Rückgewinnung von 91 Prozent bei stabilem Leistung. Prof.

Ho-Young Kim fügte hinzu: „Aus mechanischer Sicht erfordert die Erzielung hoher Freiheitsgrade bei Soft-Robotern, ähnlich menschlichen Muskeln, strukturelle Flexibilität.

Mögliche Anwendungen

Durch die interdisziplinäre Integration mit der Materialtechnik haben wir gezeigt, dass eine einzelne Roboterstruktur praktisch unbegrenzte Bewegungsmodi erzeugen kann.“ Mögliche zukünftige Anwendungen umfassen Roboterhände mit natürlicheren Bewegungen, sich selbst reparierende Maschinen, morphing Displays und flexible Elektronik, die wieder aufgebaut werden können, anstatt entsorgt zu werden.

Die Arbeit unterstreicht die wachsenden Bemühungen, Roboter durch die Kombination von Materialwissenschaft mit Maschinenbau anpassungsfähiger, langlebiger und nachhaltiger zu machen. Die Studie wurde in Science Advances veröffentlicht.