Budúcnosť robotiky: Mäkké materiály spôsobujú revolúciu v technológii!

Budúcnosť robotiky: Mäkké materiály spôsobujú revolúciu v technológii!

Technológia robotov sa v posledných desaťročiach rýchlo rozvíjala. Objavuje sa inovatívny trend, ktorý prináša revolúciu v používaní mäkkých materiálov v robotike. Namiesto ocele a hliníka sa moderné mäkké roboty spoliehajú na viskoelastické polyméry, ktoré majú elastické aj viskózne vlastnosti. Tieto materiály reagujú rôzne na silu, pričom mechanické správanie závisí od trvania a rýchlosti zaťaženia, ako napr Univerzita v Stuttgarte komunikuje.

Viskoelastické polyméry otvárajú robotom nové možnosti dizajnu tým, že sú flexibilnejšie a prispôsobiteľnejšie. Pri rýchlom zaťažení vykazujú elastické správanie, zatiaľ čo pri pomalšom pohybe majú viskóznejšie vlastnosti. Vývoj týchto materiálov prichádza s potrebou vytvárať konštrukčné návrhy v milimetrových mierkach. Výskumníci tiež potrebujú pochopiť hranicu medzi viskoelastickou deformáciou a mechanickou nestabilitou, aby mohli realizovať účelne navrhnuté štruktúry známe ako mechanické metamateriály.

Mäkká revolúcia

Vývoj mäkkých robotov je súčasťou väčšej „mäkkej revolúcie“, ktorá ovplyvňuje robotiku aj elektroniku. Táto nová technológia by mohla ponúknuť rozhodujúce výhody v interakcii človek-počítač, pretože roboty, ktoré sa spoliehajú na mäkké materiály, môžu lepšie interagovať so svojím prostredím a ľuďmi. Sľubné je najmä použitie materiálov, ako sú hydrogély, ktoré viažu vodu v polymérnych sieťach. Ponúkajú vlastnosti, ktoré sú známe z prírody, ako je mäkkosť mozgového tkaniva alebo húževnatosť šliach Univerzita Johannesa Keplera.

Výskumníci ako Christoph Keplinger z JKU pracujú na svalovo-mimetických aktuátoroch a dosiahli pokrok v samoliečebných mechanizmoch. Tieto technológie umožňujú vývoj umelej kože vybavenej senzormi pre haptiku, teplotu a vlhkosť.

Mäkké materiály v kontexte biomedicíny

Potenciál mäkkých materiálov sa rozširuje aj na biomedicínu. Mohli by hrať kľúčovú úlohu pri vývoji umelých končatín a orgánov tým, že by poskytovali mechanickú podporu a umožňovali nové diagnostické zariadenia. Používanie elektroniky a robotických systémov na báze biomimetickej hydrogély by mohlo výrazne znížiť riziko zranenia, najmä v situáciách katastrof.

Európska rada pre výskum už investovala do výskumu týchto tém 1,5 milióna eur. Vývoj rýchlo napreduje a 21. storočie by sa mohlo zapísať do histórie ako vek mäkkej hmoty, ako je tento Časopis univerzity v Mainzi určuje.

Akademické vzdelávanie v oblasti mäkkých materiálov

Na podporu tohto trendu bol na Univerzite Johannesa Gutenberga v Mainzi a Technickej univerzite v Darmstadte spustený medzinárodný magisterský program „Soft Matter and Materials“. Program sa začal v zimnom semestri 2023/2024 a sleduje interdisciplinárny prístup, ktorý integruje chémiu, fyziku, vedu o materiáloch a matematiku. Profesori ako Regine von Klitzing a Sebastian Seiffert vedú program, ktorý sa vyučuje výlučne v angličtine, aby oslovil zahraničných študentov.

Tento kurz by mohol prispieť nielen k príprave nových vedcov a inžinierov, ale aj podporiť spoluprácu s priemyslom v regióne Rýn-Mohan, ktorý sa aktívne podieľa na výskume v oblasti mäkkých materiálov. To vytvára základ pre inovatívne riešenia, ktoré dokážu prekonať technologické aj sociálne výzvy.