Magnetische Steuerung revolutioniert Soft-Roboter

Forscher der North Carolina State University haben Soft-Roboter erstmals über magnetische Felder gesteuert. Die Modulation erfolgt dank Mikropartikel-Ketten, die in die Komponenten des Soft-Roboters integriert sind. [...]

Um die Versuche durchzuführen, haben die Wissenschaftler Eisenmikropartikel in ein flüssiges Polymergemisch eingebettet. Anschließend wurde das magnetische Feld genutzt, um die Mikropartikel in parallelen Ketten anzuordnen.

Fernsteuerung möglich

„Hierbei handelt es sich um einen reinen Forschungsansatz, der aber für die Robotik sehr wichtig und interessant ist. Dennoch sehe ich einige Problemstellungen: So müssen die Konstruktionen gekapselt werden, da es sonst in einer elektromagnetischen Umgebung zu Störungen sowie Zusammenbrüchen kommen kann“, erläutert Robotik-Experte Markus Vincze von der Technischen Universität Wien.

Nach der Modulation der Mikropartikel-Ketten wurde das Polymergemisch getrocknet. Das Ergebnis war ein dünner, elastischer Polymerfilm, in den die angeordneten Mikropartikel-Ketten integriert sind. „Die Ketten erlauben uns das ferngesteuerte Manipulieren des Polymers. Die Steuerung funktioniert mithilfe des Magnetfelds, das die Mikropartikel ausrichtet“, erklärt Joe Tracy von der North Carolina State University.

Drei Arten von Strukturen
„Die Anwendungsmöglichkeiten dieses Ansatzes reichen von ferngesteuerten Pumpen für die Medikamentenverabreichung bis hin zu Strukturen, die aus der Ferne eingesetzt werden können“, fügt Tracy hinzu. Dabei ist eine Variation der Richtung und der Intensität des Magnetfelds möglich. Je nach Richtung des Magnetfelds erfolgt die Anordnung der Eisenmikropartikel-Ketten sowie des Polymers.

Mithilfe dieser Technik haben die Forscher drei Arten von Soft-Robotern entwickelt. Bei einem Device handelt es sich um einen Kragträger, der das 50-Fache seines Eigengewichts heben kann. Die zweite Struktur ist einem Akkordeon ähnlich. Diese ahmt einen Muskel nach, indem sie sich ausdehnt und zusammenzieht. Bei der dritten Konstruktion handelt es sich um einen Schlauch, dessen Einsatz als Schlauchpumpe gedacht ist.