Robootika tulevik: pehmed materjalid muudavad tehnoloogia revolutsiooniliseks!

Robootika tulevik: pehmed materjalid muudavad tehnoloogia revolutsiooniliseks!

Robottehnoloogia on viimastel aastakümnetel kiiresti arenenud. Tekkimas on uuenduslik trend, mis muudab pehmete materjalide kasutamise robootikas. Terase ja alumiiniumi asemel toetuvad kaasaegsed pehmed robotid viskoelastsetele polümeeridele, millel on nii elastsed kui ka viskoossed omadused. Need materjalid reageerivad jõule erinevalt, kusjuures mehaaniline käitumine sõltub koormuse kestusest ja kiirusest, nt Stuttgarti ülikool suhtleb.

Viskoelastsed polümeerid avavad robotitele uusi disainivõimalusi, muutes need paindlikumaks ja kohandatavamaks. Kiirel koormusel on neil elastne käitumine, aeglasema liikumise ajal aga viskoossemad omadused. Nende materjalide väljatöötamisega kaasneb vajadus luua millimeetrites konstruktsioonilahendusi. Teadlased peavad mõistma ka piiri viskoelastse deformatsiooni ja mehaanilise ebastabiilsuse vahel, et realiseerida sihipäraselt kavandatud struktuure, mida nimetatakse mehaanilisteks metamaterjalideks.

Pehme revolutsioon

Pehmete robotite arendamine on osa suuremast “pehmest revolutsioonist”, mis mõjutab nii robootikat kui ka elektroonikat. See uus tehnoloogia võib pakkuda inimese ja arvuti suhtluses otsustavaid eeliseid, kuna pehmetele materjalidele tuginevad robotid saavad oma keskkonna ja inimestega paremini suhelda. Eriti paljutõotav on selliste materjalide kasutamine nagu hüdrogeelid, mis seovad vett polümeerivõrkudes. Need pakuvad loodusest tuntud omadusi, nagu ajukoe pehmus või kõõluste sitkus, teatab Johannes Kepleri ülikool.

Teadlased, nagu Christoph Keplinger JKU-s, töötavad lihaseid jäljendavate ajamite kallal ja on teinud edusamme isetervenevate mehhanismide vallas. Need tehnoloogiad võimaldavad välja töötada kunstnahka, mis on varustatud haptika, temperatuuri ja niiskuse anduritega.

Pehmed materjalid biomeditsiini kontekstis

Pehmete materjalide potentsiaal laieneb ka biomeditsiinis. Nad võivad mängida võtmerolli tehisjäsemete ja -organite arendamisel, pakkudes mehaanilist tuge ja võimaldades uusi diagnostikaseadmeid. Biomimeetilise hüdrogeelil põhineva elektroonika ja robootikasüsteemide kasutamine võib märkimisväärselt vähendada vigastuste ohtu, eriti katastroofiolukordades.

Euroopa Teadusnõukogu on nende teemade uurimisse juba investeerinud 1,5 miljonit eurot. Areng edeneb kiiresti ja 21. sajand võib niimoodi ajalukku minna pehme aine ajastuna Mainzi ülikooli ajakiri määrab.

Akadeemiline koolitus pehmete materjalide alal

Selle suundumuse toetamiseks käivitati Mainzi Johannes Gutenbergi Ülikoolis ja Darmstadti Tehnikaülikoolis rahvusvaheline magistriprogramm “Soft Matter and Materials”. Programm algas 2023/2024 talvesemestril ja järgib interdistsiplinaarset lähenemist, mis ühendab keemia, füüsika, materjaliteaduse ja matemaatika. Professorid nagu Regine von Klitzing ja Sebastian Seiffert juhivad programmi, mida õpetatakse täielikult inglise keeles, et meeldida rahvusvahelistele üliõpilastele.

See kursus ei aitaks kaasa mitte ainult uute teadlaste ja inseneride koolitamisele, vaid edendaks ka koostööd Reini-Maini piirkonna tööstusega, mis tegeleb aktiivselt pehmete materjalide valdkonna uurimistööga. See paneb aluse uuenduslikele lahendustele, mis suudavad ületada nii tehnoloogilised kui ka sotsiaalsed väljakutsed.