Budoucnost robotiky: Měkké materiály představují revoluci v technologii!

Budoucnost robotiky: Měkké materiály představují revoluci v technologii!

Technologie robotů se v posledních několika desetiletích rychle vyvíjela. Objevuje se inovativní trend, který přináší revoluci v používání měkkých materiálů v robotice. Místo oceli a hliníku spoléhají moderní měkké roboty na viskoelastické polymery, které mají elastické i viskózní vlastnosti. Tyto materiály reagují různě na sílu, přičemž mechanické chování závisí na době trvání a rychlosti zatížení, jako je např Univerzita ve Stuttgartu komunikuje.

Viskoelastické polymery otevírají robotům nové konstrukční možnosti tím, že jsou flexibilnější a přizpůsobivější. Při rychlém zatížení vykazují elastické chování, zatímco při pomalejších pohybech vyvíjejí viskóznější vlastnosti. Vývoj těchto materiálů přichází s potřebou vytvářet konstrukční návrhy v milimetrových měřítcích. Výzkumníci také potřebují porozumět hranici mezi viskoelastickou deformací a mechanickou nestabilitou, aby mohli realizovat účelně navržené struktury známé jako mechanické metamateriály.

Měkká revoluce

Vývoj měkkých robotů je součástí větší „měkké revoluce“, která ovlivňuje jak robotiku, tak elektroniku. Tato nová technologie by mohla nabídnout rozhodující výhody v interakci člověk-počítač, protože roboti, kteří se spoléhají na měkké materiály, mohou lépe interagovat se svým prostředím a lidmi. Slibné je zejména použití materiálů, jako jsou hydrogely, které vážou vodu v polymerních sítích. Nabízejí vlastnosti, které jsou známé z přírody, jako je měkkost mozkové tkáně nebo houževnatost šlach Univerzita Johannese Keplera.

Výzkumníci jako Christoph Keplinger z JKU pracují na svalových mimetických aktuátorech a dosáhli pokroku v mechanismech samoléčení. Tyto technologie umožňují vývoj umělé kůže vybavené senzory pro haptiku, teplotu a vlhkost.

Měkké materiály v kontextu biomedicíny

Potenciál měkkých materiálů zasahuje i do biomedicíny. Mohly by hrát klíčovou roli ve vývoji umělých končetin a orgánů tím, že by poskytovaly mechanickou podporu a umožňovaly nová diagnostická zařízení. Použití elektroniky a robotických systémů na bázi biomimetických hydrogelů by mohlo dramaticky snížit riziko zranění, zejména v situacích katastrof.

Evropská rada pro výzkum již do výzkumu těchto témat investovala 1,5 milionu eur. Vývoj jde rychle kupředu a 21. století by se mohlo zapsat do dějin jako věk měkké hmoty, jako je tento Časopis univerzity v Mohuči určuje.

Akademické školení v oblasti měkkých materiálů

Na podporu tohoto trendu byl na Univerzitě Johannese Gutenberga Mainz a Technické univerzitě v Darmstadtu zahájen mezinárodní magisterský program „Soft Matter and Materials“. Program byl zahájen v zimním semestru 2023/2024 a sleduje interdisciplinární přístup, který integruje chemii, fyziku, materiálové vědy a matematiku. Profesoři jako Regine von Klitzing a Sebastian Seiffert vedou program, který je vyučován výhradně v angličtině, aby oslovil zahraniční studenty.

Tento kurz by mohl nejen přispět k výcviku nových vědců a inženýrů, ale také podpořit spolupráci s průmyslem v regionu Rýn-Mohan, který se aktivně podílí na výzkumu v oblasti měkkých materiálů. To pokládá základ pro inovativní řešení, která dokážou překonat technologické i sociální výzvy.