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(Bild: Shuguang Li/Wyss Institute, Harvard University)

Robotik: Künstlicher Muskel hebt das Tausendfache seines Gewichts

Mit diesem Aktor ist fast jeder Roboter möglich: US-Forscher haben einen künstlichen Muskel entwickelt, der alle Träume von Robotikern wahr werden lässt: Er ist leicht und trotzdem sehr leistungsfähig, er ist schnell herzustellen und sehr günstig.

Gegen diesen künstlichen Muskel sollte auch ein Kraftsportler kein Armdrücken riskieren: Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard Universität haben einen künstlichen Muskel entwickelt, der das Tausendfache seines eigenen Gewichts heben kann.

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Video: Künstlicher Muskel - Harvard [2:18]

Ein solcher Muskel besteht aus einer Kammer mit einem inneren Skelett und einer Haut darum. Das Skelett besteht beispielsweise aus einem Stück Kunststoff, das in einer bestimmten Art gefaltet wird. Die Geometrie des Skeletts bestimmt, welche Bewegung der Muskel ausführt.

Ein Vakuum erzeugt die Bewegung

Das Skelett befindet sich in einer Kammer, die mit Luft oder einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Wand der Kammer, also die Haut um dem Muskel, ist ein Kunststoff oder ein Textil. Um eine Bewegung zu initiieren, wird die Luft oder die Flüssigkeit herausgepumpt und ein Unterdruck in der Kammer erzeugt und dadurch wiederum eine Bewegung entsprechend der Form des Skeletts.

Das Team des Wyss Institute der Harvard Universität und des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) der MIT haben Muskeln aus unterschiedlichen Materialien, etwa aus Metall, Verpackungsschaum oder Kunststofffolien und in verschiedenen Formen gebaut. So schufen sie Aktoren, die eine Blume vom Boden aufheben oder sich in eine Spirale verwandeln können.

Ein leichter Muskel bewegt ein hohes Gewicht

Die Aktoren sind aber nicht nur sehr vielseitig. Sie sind zudem selbst sehr leicht, entwickeln aber viel Kraft: So kann ein 2,6 Gramm schwerer Muskel ein 3 Kilogramm schweres Objekt heben. Das sei, vergleichen die Forscher, als hebe eine Ente ein Auto.

"Wir waren sehr überrascht, wie stark die Aktoren sind. Wir hatten zwar ein höheres maximales Funktionsgewicht als herkömmliche Softrobots erwartet, aber wir haben nicht mit einer Steigerung um das Tausendfache gerechnet", sagt Daniela Rus vom MIT. "Es ist, als würde man diesen Robotern Superkräfte geben."

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Der künstliche Muskel ist sehr günstig

Weitere Vorteile dieser Aktoren, die die Forscher in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences http://www.pnas.org/content/early/2017/11/21/1713450114.abstract vorstellen: Sie lassen sich in wenigen Minuten bauen und sie kosten weniger als ein US-Dollar pro Stück.

Muskel-artige Aktoren seien wichtig, aber auch eine große Herausforderung für die Entwickler, sagt Rob Wood, einer der Gründer des Wyss Institute. "Jetzt, da wir Aktoren mit Eigenschaften ähnlich denen natürlicher Muskeln entwickelt haben, können wir uns vorstellen, fast jeden Roboter für fast jede Aufgabe zu bauen."

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