Forscher des Massachusetts Institute of Technology haben elastische künstliche Muskeln entwickelt.
Winzige rechteckige Roboter entworfenIngenieure, bewegen sich mit Hilfe von Flügeln. Sie werden von dielektrischen Elastomeraktoren angetrieben, bei denen es sich um weiche künstliche Muskeln handelt. Sie bestehen aus Elastomerschichten, die zwischen zwei hauchdünnen Elektroden eingelegt und dann zu einem weichen Schlauch gerollt werden. Beim Anlegen einer Spannung komprimieren die Elektroden das Elastomer, wodurch der Roboter mit dem Flügel schlägt.
Mikroskopische Defekte können Funken verursachen,wodurch das Elastomer verbrennt und das Gerät versagt. Um ein solches Problem zu vermeiden, verwenden Ingenieure die "Selbstreinigung". Die Einwirkung von Hochspannung auf den beschädigten Bereich des dielektrischen Elastomers führt zur Trennung des Elektrodenabschnitts in der Nähe des Defekts. Dadurch wird die Problemstelle vom Rest der Elektrode getrennt und der künstliche Muskel arbeitet weiter.
Wiederherstellung der Flugfähigkeit nach einer Beschädigung. Video: Suhan Kim et al., Wissenschaftsrobotik
Um die Effizienz dieses Prozesses zu verbessern,Ingenieure haben die Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren, aus denen die Elektroden bestehen, optimiert. Weniger Kohlenstoffnanoröhren verbessern die Selbstreinigung, da sie höhere Temperaturen erreichen und leichter verbrennen. Damit sinkt aber auch die Leistungsdichte des Antriebs. Die Forscher stellten fest, dass die richtige Balance die Selbstreinigung erleichtert und die Mobilität des Geräts erhält.
Darüber hinaus haben Forscher gezeigt, dass großDefekte können mit einem Laser beseitigt werden. Der Laser schneidet weitere Schäden entlang der Außenkonturen präzise aus. Ingenieure können dann die leicht beschädigte Elektrode durch Selbstreinigung ausbrennen, den Problembereich isolieren und die Flugeigenschaften des Flügels wiederherstellen.
Flug eines Roboters mit beschädigtem Flügel. Bild: MIT
In einer Versuchsreihe zeigten die Ingenieure das mitMit dieser Technologie können Sie nach verschiedenen Verletzungen die Flugfähigkeit wiederherstellen. Der Roboter, bei dem 20 % eines Flügels abgeschnitten und 10 Einstiche in den anderen gemacht wurden, flog nach der Selbstreinigung erfolgreich weiter. Die neue Technologie wird die „Ausdauer“ von Robotern unter realen Bedingungen erhöhen. Schwärme solcher Geräte können beispielsweise zur Inspektion eines einstürzenden Gebäudes während eines Brandes eingesetzt werden.
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Auf dem Cover: ein Roboter mit beschädigtem Flügel. Bild: MIT