- Kirigami-inspirierte Greifer erreichen ein rekordverdächtiges Last-zu-Gewicht-Verhältnis und transformieren mit Stärke und Präzision die weiche Robotik.
- Das vielseitige Design ermöglicht Greifer aus biologisch abbaubaren Materialien und eröffnet Anwendungsmöglichkeiten wie in der Lebensmittelverarbeitung und Chirurgie.
- Bahnbrechende Greifer der North Carolina State University verbessern Prothesen und haben enormes Potenzial in zahlreichen Branchen.
Ein Forscherteam der North Carolina State University hat bahnbrechende Fortschritte in der Soft Robotics erzielt und ein neuartiges Roboter-Greifsystem entwickelt, das von der japanischen Kunst des Kirigami inspiriert ist. Diese Kunstform, die dem Origami ähnelt, beinhaltet das Falten und Schneiden von zweidimensionalem Papier, um dreidimensionale Strukturen zu erstellen. Unter Nutzung dieses Konzepts haben die Forscher einen Greifer entwickelt, der alles von ultradünnen Mikrofasern und Wassertropfen bis hin zum Umblättern von Buchseiten und dem Heben von Gewichten bis zum 16.000-fachen ihres Eigengewichts bewältigen kann.
Der Bedarf an Stärke, Präzision und Sanftheit in der Robotik
In den letzten Jahren wurden verschiedene Roboter-Greifer entwickelt, darunter solche, die ohne Strom funktionieren, von Blumen inspiriert sind oder mit hölzernen „Fingern“ ausgestattet sind. Die kirigami-inspirierten Greifer der NC State University werden jedoch als ein großer Sprung nach vorn in diesem Bereich gefeiert. „Es ist herausfordernd, einen einzigen weichen Greifer zu erstellen, der ultraweiche, ultradünne und schwere Objekte handhaben kann, da ein Gleichgewicht zwischen Stärke, Präzision und Sanftheit erforderlich ist“, sagte Jie Yin, der entsprechende Autor der Studie. Ihr kirigami-inspiriertes Design erreicht dieses Gleichgewicht jedoch brillant.
Neue Rekorde im Verhältnis von Nutzlast zu Gewicht
Ein wichtiger Messwert zur Bewertung der Stärke von Roboter-Greifern ist das Nutzlast-zu-Gewicht-Verhältnis. Mit einem Gewicht von nur 0,4 Gramm können diese kirigami-inspirierten Greifer bis zu 6,4 Kilogramm heben, ein erstaunliches Nutzlast-zu-Gewicht-Verhältnis von rund 16.000. Diese Leistung übertrifft den vorherigen Rekord von 6.400 mit großem Abstand und markiert einen bedeutenden Durchbruch in diesem Bereich – die schiere Stärke, Präzision und Sanftheit dieser Greifer weisen auf viele potenzielle Anwendungen hin.
Designvielfalt und umweltfreundliche Materialoptionen
Was diese Greifer auszeichnet, ist ihre überlegene Stärke und Sanftheit sowie ihre vielseitigen Design- und Materialoptionen. Es ist möglich, die Greifer aus biologisch abbaubaren Materialien, wie robusten Pflanzenblättern, herzustellen. Dies könnte für Anwendungen nützlich sein, bei denen die Greifer nur für eine begrenzte Zeit verwendet werden, beispielsweise beim Umgang mit Lebensmitteln oder biomedizinischen Materialien, so Yaoye Hong, der Hauptautor der Studie. Das Team demonstrierte auch die Fähigkeit der Greifer, scharfe medizinische Abfälle sicher zu handhaben, was ihr Potenzial in medizinischen Einrichtungen unterstreicht.
Ergänzung von Prothesenhänden und Erweiterung der Möglichkeiten
Die Forscher testeten die Greifer, indem sie sie mit einer muskelgesteuerten Prothese kombinierten, wodurch das Potenzial der Greifer zur Verbesserung der Funktionalität von Prothesen gezeigt wurde. He (Helen) Huang, Co-Autor der Studie, sagte: „Der neue Greifer kann nicht alle Funktionen bestehender Prothesenhände ersetzen, aber er könnte diese anderen Funktionen ergänzen.“
Das Team ist der Ansicht, dass die potenziellen Anwendungen für diese Greifer weit über Prothesen hinausgehen. „Wir glauben, dass das Greifdesign potenzielle Anwendungen in Bereichen von der robotischen Prothetik und der Lebensmittelverarbeitung bis hin zur pharmazeutischen und Elektronikfertigung hat“, fügte Yin hinzu. Die Forscher sind bestrebt, mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten, um weitere reale Anwendungen für diese Technologie zu finden.
Die Entwicklung dieser kirigami-inspirierten Roboter-Greifer ist ein signifikanter Schritt nach vorn in der Soft Robotics. Durch das Gleichgewicht von Stärke, Präzision und Feinheit zeigen diese Greifer ein breites Spektrum potenzieller Anwendungen, von medizinischen Bereichen bis hin zu Fertigungsindustrien. Mit der Option, biologisch abbaubare Materialien zu verwenden, wird die Umweltauswirkung dieser Technologie minimiert. Während die Zusammenarbeit mit der Industrie voranschreitet, werden noch mehr innovative Anwendungen dieser vielseitigen Greifer erwartet.
Das Bild zeigt die Inspiration für den Roboter-Greifer, Kirigami, eine Variante des Origami, der japanischen Kunst des Papierfaltens. Beim Kirigami wird das Papier nicht nur gefaltet, sondern auch geschnitten, was zu einem dreidimensionalen Design führt, das von der Seite absteht.
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Glory Kaburu
Glory ist eine äußerst versierte Journalistin, die mit KI-Tools und Forschung bestens vertraut ist. Sie ist leidenschaftlich engagiert für KI und hat mehrere Artikel zu diesem Thema verfasst. Sie hält sich über die neuesten Entwicklungen in künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und Deep Learning auf dem Laufenden und schreibt regelmäßig darüber.
