Fremtiden til robotikk: Myke materialer revolusjonerer teknologien!

Fremtiden til robotikk: Myke materialer revolusjonerer teknologien!

Robotteknologi har utviklet seg raskt de siste tiårene. En innovativ trend dukker opp som revolusjonerer bruken av myke materialer i robotikk. I stedet for stål og aluminium er moderne myke roboter avhengige av viskoelastiske polymerer, som har både elastiske og viskøse egenskaper. Disse materialene reagerer ulikt på kraft, med den mekaniske oppførselen avhengig av lastens varighet og hastighet, som f.eks. Universitetet i Stuttgart kommuniserer.

Viskoelastiske polymerer åpner for nye designmuligheter for roboter ved å gjøre dem mer fleksible og tilpasningsdyktige. Når de utsettes for rask belastning, viser de elastisk oppførsel, mens de under langsommere bevegelser utvikler mer viskøse egenskaper. Utviklingen av disse materialene kommer med behovet for å lage strukturelle design på millimeterskalaer. Forskere må også forstå grensen mellom viskoelastisk deformasjon og mekanisk ustabilitet for å realisere målrettet utformede strukturer kjent som mekaniske metamaterialer.

Den myke revolusjonen

Utviklingen av myke roboter er en del av en større «myk revolusjon» som påvirker både robotikk og elektronikk. Denne nye teknologien kan tilby avgjørende fordeler i menneske-datamaskin-interaksjon, ettersom roboter som er avhengige av myke materialer kan samhandle bedre med miljøet og mennesker. Bruken av materialer som hydrogeler, som binder vann i polymernettverk, er spesielt lovende. De tilbyr egenskaper som er kjent fra naturen, for eksempel mykheten av hjernevev eller seigheten til sener, rapporterer Johannes Kepler universitet.

Forskere som Christoph Keplinger ved JKU jobber med muskelmimetiske aktuatorer og har gjort fremskritt i selvhelbredende mekanismer. Disse teknologiene muliggjør utvikling av kunstig hud utstyrt med sensorer for haptikk, temperatur og fuktighet.

Myke materialer i sammenheng med biomedisin

Potensialet til myke materialer strekker seg også til biomedisin. De kan spille en nøkkelrolle i utviklingen av kunstige lemmer og organer ved å gi mekanisk støtte og muliggjøre nye diagnostiske enheter. Bruk av biomimetiske hydrogelbaserte elektronikk- og robotsystemer kan redusere risikoen for skade dramatisk, spesielt i katastrofesituasjoner.

Det europeiske forskningsrådet har allerede investert 1,5 millioner euro i forskning på disse temaene. Utviklingen går raskt, og det 21. århundre kan gå inn i historien som en alder av myk materie, som dette Magasin fra University of Mainz bestemmer.

Akademisk opplæring innen myke materialer

For å støtte denne trenden ble det internasjonale masterprogrammet "Soft Matter and Materials" lansert ved Johannes Gutenberg University Mainz og Technical University of Darmstadt. Studiet startet i vintersemesteret 2023/2024 og følger en tverrfaglig tilnærming som integrerer kjemi, fysikk, materialvitenskap og matematikk. Professorer som Regine von Klitzing og Sebastian Seiffert leder programmet, som undervises utelukkende på engelsk for å appellere til internasjonale studenter.

Dette kurset kan ikke bare bidra til opplæring av nye forskere og ingeniører, men også fremme samarbeid med industrien i Rhin-Main-regionen, som er aktivt involvert i forskning innen myke materialer. Dette legger grunnlaget for innovative løsninger som kan overvinne både teknologiske og sosiale utfordringer.