Prihodnost robotike: mehki materiali revolucionirajo tehnologijo!

Prihodnost robotike: mehki materiali revolucionirajo tehnologijo!

Tehnologija robotov se je v zadnjih nekaj desetletjih hitro razvila. Pojavlja se inovativen trend, ki revolucionira uporabo mehkih materialov v robotiki. Namesto jekla in aluminija se sodobni mehki roboti zanašajo na viskoelastične polimere, ki imajo elastične in viskozne lastnosti. Ti materiali se različno odzivajo na silo, pri čemer je mehansko obnašanje odvisno od trajanja in hitrosti obremenitve, kot npr Univerza v Stuttgartu komunicira.

Viskoelastični polimeri odpirajo nove možnosti oblikovanja robotov, saj jih naredijo bolj prožne in prilagodljive. Ko so izpostavljeni hitrim obremenitvam, se obnašajo elastično, med počasnejšimi gibi pa razvijejo bolj viskozne lastnosti. Razvoj teh materialov je povezan s potrebo po ustvarjanju strukturnih modelov v milimetrskem merilu. Raziskovalci morajo razumeti tudi mejo med viskoelastično deformacijo in mehansko nestabilnostjo, da bi uresničili namensko zasnovane strukture, znane kot mehanski metamateriali.

Mehka revolucija

Razvoj mehkih robotov je del večje »mehke revolucije«, ki vpliva tako na robotiko kot na elektroniko. Ta nova tehnologija bi lahko ponudila odločilne prednosti pri interakciji med človekom in računalnikom, saj lahko roboti, ki se zanašajo na mehke materiale, bolje komunicirajo s svojim okoljem in ljudmi. Posebej obetavna je uporaba materialov, kot so hidrogeli, ki vežejo vodo v polimerne mreže. Ponujajo lastnosti, ki so znane iz narave, kot je mehkoba možganskega tkiva ali žilavost tetiv, poroča Univerza Johannesa Keplerja.

Raziskovalci, kot je Christoph Keplinger na JKU, delajo na mišično-mimetičnih aktuatorjih in so napredovali pri mehanizmih samozdravljenja. Te tehnologije omogočajo razvoj umetne kože, opremljene s senzorji za haptiko, temperaturo in vlažnost.

Mehki materiali v kontekstu biomedicine

Potencial mehkih materialov sega tudi v biomedicino. Lahko bi imeli ključno vlogo pri razvoju umetnih udov in organov z zagotavljanjem mehanske podpore in omogočanjem novih diagnostičnih naprav. Uporaba elektronike in robotskih sistemov, ki temeljijo na biomimetičnem hidrogelu, bi lahko dramatično zmanjšala tveganje za poškodbe, zlasti v nesrečah.

Evropski raziskovalni svet je v raziskave o teh temah vložil že 1,5 milijona evrov. Razvoj hitro napreduje in 21. stoletje bi se lahko zapisalo v zgodovino kot doba mehke snovi, kot je ta Revija Univerze v Mainzu določa.

Akademsko usposabljanje na področju mehkih materialov

Da bi podprli ta trend, je bil na Univerzi Johannesa Gutenberga v Mainzu in Tehnični univerzi v Darmstadtu uveden mednarodni magistrski program "Mehke snovi in ​​materiali". Program se je začel v zimskem semestru 2023/2024 in sledi interdisciplinarnemu pristopu, ki vključuje kemijo, fiziko, znanost o materialih in matematiko. Profesorja, kot sta Regine von Klitzing in Sebastian Seiffert, vodita program, ki se v celoti poučuje v angleščini, da bi pritegnil mednarodne študente.

Ta tečaj ne bi mogel le prispevati k usposabljanju novih znanstvenikov in inženirjev, temveč tudi spodbujati sodelovanje z industrijo v regiji Ren-Majna, ki je dejavno vključena v raziskave na področju mehkih materialov. To postavlja temelje za inovativne rešitve, ki lahko premagajo tehnološke in družbene izzive.