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Roboterantrieb aus dünnem Blech

Aktoren aus Formgedächtnislegierung für gedruckten Roboter

Dünne Bleche, die erhitzt werden, sollen künftig Roboter in Bewegung versetzen. Die Bleche bestehen aus einer Metalllegierung, die sich durch Hitze verformt und beim Abkühlen wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt.

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Roboterantrieb aus dünnem Blech

Wissenschaftler am Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory des Massachusetts Institute of Technology haben einen Antrieb für Roboter und andere Kleingeräte entwickelt. Die Aktoren bestehen aus einem dünnen Blech aus einer bestimmten Metalllegierung.

Verformung durch Spannung

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Die Forscher machen sich zunutze, dass das Material, eine sogenannte Formgedächtnislegierung (FGL, auch Shape Memory Alloy, SMA), sich verformt, wenn sie durch elektrischen Strom erhitzt wird, und in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt, wenn sie wieder abkühlt. Die Aktoren haben dabei ein drei- bis sechsmal größeres Drehmoment als ein Elektromotor in vergleichbarer Größe. Da sie aber aus einem Blech bestehen, das nur den Bruchteil eines Millimeters dick ist, wiegen sie nur ein Zwanzigstel eines Motors.

  • Der Aktor verformt sich, wenn er erhitzt wird... (Foto: Jason Dorfman, Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory)
  • ... und bewegt so ein Kunststoffteil. (Foto: Jason Dorfman, CSAIL)
  • Die Aktoren werden aus einem Blech aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt. (Foto: Jason Dorfman, CSAIL
  • Die Aktoren sind stark genug, ... (Foto: Jason Dorfman, CSAIL
  • um dieses 17 g schwere Gewicht anzuheben... (Foto: Jason Dorfman, CSAIL
  • ... oder diesen Rollroboter anzutreiben. (Foto: Jason Dorfman, CSAIL
Der Aktor verformt sich, wenn er erhitzt wird... (Foto: Jason Dorfman, Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory)

Der Aktor besteht aus einem Blechstreifen, aus dem längliche Öffnungen ausgespart sind. Diese erhöhen den elektrischen Widerstand des Materials, was bewirkt, dass es sich nur an dieser Stelle erhitzt und verformt. Da sich nur ein kleiner Teil des Metallstreifens erhitzt, wird zum einen nur wenig Energie benötigt; zum anderen gibt das Metall Hitze relativ schnell wieder ab.

Einfach herstellbar

Dies sei ein Vorteil gegenüber bisherigen entwickelten Aktoren aus Formgedächtnislegierungen, schreiben die Forscher um Eduardo Torres-Jara. Ein weiterer Vorteil ihres System sei, dass die Aktoren einfacher hergestellt werden können: Sie werden einfach aus dem Blech ausgeschnitten.

Der Antrieb ist für einen Roboter gedacht, der aus Kunststoffkomponenten besteht, die in einem Rapid-Prototyping-Verfahren gedruckt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten könnten Geräte sein, die zu klein sind, um sie mit einem Motor auszustatten. Dazu zählen beispielsweise Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie.

Ohne Bolzen verbinden

Derzeit werden die Aktoren mit kleinen Bolzen an den Kunststoffteilen des Roboters befestigt. Die Entwickler suchen jedoch eine Methode, wie sie sie in den noch weichen Kunststoff drücken können. Das soll den Bau des Roboters vereinfachen.

Auch wenn die Aktoren selbst nur aus hauchdünnem Blech bestehen, können sie, so die Forscher, auch größere Geräte antreiben: Es müssen einfach nur genug Aktoren verbaut werden. So konnten die Wissenschaftler etwa ein fast 17 Gramm schweres Gewicht damit anheben. Bis zum 160fachen ihres eigenen Gewichts sollen die Aktoren bewegen können.



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kleingeister 09. Apr 2010

hmmm... erinnert mich an : Memory-Materialien, die nach Anlegen eines Stromes die...

kmh 09. Apr 2010

Wie viel kmh auf dem Tachometer hatte diese Geschwindigkeit den?

KannLesen 09. Apr 2010

Lol, erwischt :D

joppel 08. Apr 2010

Wenn ich es richtig verstanden hab, wird hier das gleiche Prinzip bei einem 1:160 RC VW...

Jums 08. Apr 2010

Na, es geht ja wohl eher um die Anwendung des Effekts. Da steht nichts davon, dass man...


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