Wissenschaftler des Italian Institute of Technology (IIT) haben mithilfe des 3D-Drucks eine neue Art von künstlichem Muskel entwickelt, der die Bewegungen der menschlichen Hand besser nachahmen und 1,000-mal mehr Gewicht heben kann. Dieser Durchbruch öffnet die Tür zur nächsten Generation der Robotik und bringt uns der Herstellung einer echten Luke-Skywalker-Prothese einen Schritt näher.
Wissenschaftler haben lange nach einer Möglichkeit gesucht, die Bewegungen der menschlichen Hand zu simulieren, müssen aber noch einen Aktuator entwickeln, der sich mit der gleichen Anmut und Komplexität bewegen kann. Die meisten Nachbildungen sind entweder zu hart oder nicht stark genug für den praktischen Einsatz. Dr. Corrado De Pascali und seine Kollegen vom IIT haben jedoch kürzlich eine neue Art von künstlichem Aktuator entwickelt, der eine einzelne 3D-gedruckte monolithische Komponente verwendet. Das Ergebnis ist flexibler und stärker als die vorherige Generation künstlicher Muskeln und kann sich wie ein Mensch bewegen.
Ihr neuer künstlicher Muskel, den sie GeometRy-based Retraction and Elongation Actuator (GRACE) nennen, kann sich wie ein Mensch dehnen und zusammenziehen. Die Aktuatoren wurden mit mathematischen Modellen entworfen und mit flexiblen Photopolymerharzen in 3D gedruckt. Ihre größte Anpassung an frühere Designs war das Hinzufügen von Falten zu den Muskeln, die es ihnen ermöglichten, sich zu kräuseln und zu entfalten, was eine größere Kraft und Flexibilität als andere künstliche Muskeln bietet. Ein einzelner 8--Gramm-Aktuator kann 8 kg heben.
GRACE-gesteuerte Aktuatoren in Roboterhänden ahmen menschliche Bewegungen nach
Seitdem hat das Team die Funktion des künstlichen Muskels weiter erforscht und 18 Aktuatoren unterschiedlicher Größe zu einer Roboterhand kombiniert. Beeindruckend ist, dass das Gerät in der Lage ist, die Handfläche zu drehen, das Handgelenk zu drehen und die Finger zu beugen, indem es Kraft von verschiedenen Teilen des Gegners ausübt.
Dennoch stellten die Wissenschaftler fest: "Es ist immer noch schwierig, die 'Funktionalität und Eleganz' zu reproduzieren, die die komplexe Anordnung von Muskeln im menschlichen Körper bietet." Die Aktuatoren sind jedoch immer noch eine enorme Verbesserung gegenüber früheren Techniken.
Weitere Forschung ist erforderlich, bevor diese künstlichen Muskeln eine robuste Umsetzung erfahren, aber ein Forschungsgebiet von besonderem Interesse ist die Harzformulierung. Das Potenzial für diese Art von Geräten ist groß, und wenn Harze die Kraft und Flexibilität verbessern können, könnte das Anwendungsspektrum dieser künstlichen Muskeln weiter ausgebaut werden.
Diese neuen 3D-gedruckten Muskeln werden zweifellos mit anderen Verbesserungen einhergehen, die wir kürzlich in den Bereichen Prothetik und Robotik gesehen haben. Obwohl es nicht perfekt ist, sind wir gespannt, wohin die Technologie von hier aus geht. Eines Tages könnte die Technologie sogar zur Herstellung Ihrer persönlichen 3D-gedruckten Luke Skywalker-Prothese verwendet werden, wenn wir uns beim Spielen mit Lichtschwertern unweigerlich die Hände brechen.