Robotik
Roboter-Muskeln aus Silikon und Alkohol

Künstliche Muskeln sind die Voraussetzung zur Entwicklung von „Soft Robots“ – Weichroboter, die sich durch kleinste Lücken quetschen können. Jetzt haben Forscher den Prototypen eines solchen Muskels vorgestellt.
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HeidelbergWeich und verformbar, doch stark genug, um schwere Lasten zu heben, wenn es darauf ankommt. Das sind die Grundanforderungen an künstliche Muskeln, die eines Tages die Elektromotoren und hydraulischen Aktuatoren gängiger Roboter ersetzen könnten. Im Idealfall entsteht ein „Soft Robot“, ein Weichroboter, der sich wie ein Oktopus durch kleinste Lücken quetschen kann, weil keines seiner Bauteile starr und sperrig ist.

Leider kranken viele Weichroboter-Prototypen daran, dass sie zwar über weiche Muskeln verfügen, gleichzeitig jedoch auf herkömmliche, unflexible Komponenten angewiesen sind. Beispielsweise einen Kompressor, der die Pressluft für ihre Pneumatik liefert.

Der künstliche Muskel, den nun ein Forscherteam im Journal Nature Communications präsentiert, ist diesen älteren Ansätzen in mehrfacher Hinsicht überlegen: Er ist mit wenigen Cent pro Gramm extrem günstig in der Herstellung, das Material kann sich stark ausdehnen und hält dennoch wie gefordert starken Belastungen stand. Zudem benötigt er mit Ausnahme eines dünnen Stromkabels und einfacher Stromversorgung keine weiteren Anschlüsse.

Allerdings hat sich das Team um Hod Lipson von der Columbia University in New York diese Vorteile mit einigen Nachteilen erkauft: Erstens muss ihr Muskel für das Anspannen jedes Mal auf knapp 80 Grad Celsius erhitzt werden, was wiederum, zweitens, erhebliche Zeit in Anspruch nimmt. Ein Roboter mit solchen Muskeln könnte es sich folglich nur im (langsamen) Schneckentempo vorwärtsbewegen.

Interessant ist aber, wie die Forscher ihren Muskel ausgebaut haben. Tatsächlich sind dazu nur Allerweltsmaterialien nötig: Sie vermischen eine Silikonmasse mit reinem Alkohol und gießen daraus einen Muskel gewünschter Form, in den ein Heizdraht eingebettet wird. Alternativ lässt sich die Silikon-Alkohol-Masse auch dreidimensional drucken.

Im ausgehärteten Produkt ist der Alkohol in winzigen Bläschen eingeschlossen. Erhitzt man den Muskel mit Hilfe des Drahts, beginnt der Alkohol zu verdampfen und dehnt dabei das Silikon aus. Kühlt das Material ab, zieht es sich wieder zusammen. Zum Aufheizen genügen beispielsweise acht Volt und ein Ampere. So kann ein Gramm Muskel über 1000 Gramm Gewicht heben.

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Roboter-Muskeln aus Silikon und Alkohol

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Greifer für empfindliche Objekte

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