Ein Team von Universitätsforschern traf sich vor fast zwei Jahren in einem Keller, um nichts anderes als hochwertige Robotik zu suchen. Das Forschungsgeld stammte eher aus Startkapital als aus massiven staatlichen Investitionen, und der größte Teil des Teams hatte noch nie zuvor mitautorisiertein Papier. Die Kreationen dieser Ingenieure von der University of Colorado Boulder gaben Robotern jedoch nur die Möglichkeit, viel menschlicher zu werden.
In den neuesten Ausgaben von Wissenschaft und Wissenschaftsrobotik , Die Forscher beschreiben ihren neuen Stil von weichen Robotermuskeln. Der Muskel besteht aus einer Reihe von ölbetriebenen Beuteln, die aufgrund von elektrischem Strom funktionieren. Der Aktuator selbst ist genauso stark wenn nicht sogar stärker als menschliche Muskeln und kann auch abziehenmehr Kontraktionen pro Sekunde.
Der neue Robotermuskeltyp wird als "hydraulisch verstärkte selbstheilende elektrostatische" Aktuatoren - oder HASEL - bezeichnet und kann möglicherweise überdenken, wie flexible Robotik hergestellt werden kann.
"[Diese Ingenieure] tragen dazu bei, die Zukunft flexibler, menschlicherer Roboter zu gestalten, mit denen das Leben und das Wohlbefinden der Menschen verbessert werden können." sagte Bobby Braun Dekan des CU Boulder College of Engineering and Applied Science. "Diese Forschungsrichtung ist eine zentrale, interdisziplinäre Stärke unseres Colleges."
Wie viele andere Robotikinnovationen wurde auch dieses Projekt von der Natur inspiriert. Idealerweise wollte das Team der Keplinger-Forschungsgruppe von UC Boulder, dass der Aktuator so flexibel wie ein Tintenfisch, stark wie ein Elefant und so schnell wie ein Kolibri ist.
"Wir lassen uns von den erstaunlichen Fähigkeiten des biologischen Muskels inspirieren", sagte Christoph Keplinger, leitender Autor beider Artikel, Assistenzprofessor an der Fakultät für Maschinenbau und ein Gefährte der Programm für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik .
"HASEL-Aktuatoren synergetisieren die Stärken von weichen fluidischen und weichen elektrostatischen Aktuatoren und kombinieren so Vielseitigkeit und Leistung wie kein anderer künstlicher Muskel zuvor."
In der Arbeit beschreibt das Team verschiedene Arten, wie sich der dünne, transparente Muskel bewegt. Es gibt drei Hauptdesigns für den HASEL-Aktuator. Eines war ein Donut-förmiger Muskel mit Elektroden an der Seite. Das zweite Design besteht aus IonenleiternFlüssigkeitstaschen aus dehnbarem Material. Das dritte Design heißt Peano-HASEL-Aktuator und besteht aus drei kleinen Rechtecken, die mit Flüssigkeit gefüllt sind. Diese Beutel ziehen sich zusammen, wenn sie mit Elektrizität getroffen werden.
"Die Fähigkeit, elektrisch angetriebene weiche Aktuatoren zu entwickeln, die eine Gallone Wasser mehrmals pro Sekunde anheben, haben wir bisher noch nicht gesehen. Diese Demonstrationen zeigen das aufregende Potenzial von HASEL", sagte Eric Acome, Doktorand in derKeplinger Gruppe und der Hauptautor der Wissenschaft Papier. "Die für den Betrieb erforderliche Hochspannung ist eine Herausforderung für die weitere Entwicklung. Wir arbeiten jedoch bereits an der Lösung dieses Problems und haben im Labor Geräte entwickelt, die mit einem Fünftel der in diesem Papier verwendeten Spannung arbeiten."
Traditionelle Probleme mit der Robotik ergeben sich aus der Möglichkeit, das Projekt zu skalieren und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten. Die Forscher von CU Boulder haben dieses Problem jedoch nicht genau.
„Wir können diese Geräte auch jetzt noch für rund 10 Cent herstellen“, sagte Nicholas Kellaris, ebenfalls Doktorand in der Keplinger-Gruppe und Hauptautor der Wissenschaftsrobotik Studie: „Die Materialien sind kostengünstig, skalierbar und mit den aktuellen industriellen Fertigungstechniken kompatibel.“
Daher sollen weitere Forschungsarbeiten durchgeführt werden, um die verwendeten Materialien zu optimieren und die bestmögliche Kombination von Formen zu erzielen, um die Effizienz des HASEL-Stellantriebs zu verbessern.