Wir wussten bereits, dass Ameisen dazu in der Lage sind, das 100-fache ihres eigenen Körpergewichts zu tragen. Was ist, wenn wir Ihnen nun aber erzählen, dass es Forschern gelungen ist mittels additiver Fertigung eine Roboterhand zu entwickeln, die das 1000-fache ihres eigenen Gewichts tragen kann. Genau dies hat sich nämlich zugetragen: italienischen Forschern des des Italian Institute of Technology (IIT) ist es gelungen, eine insgesamt 8 Gramm schwere Roboterhand herzustellen, die demnach 8 Kilogramm an Gewicht anheben kann und dabei sogar noch menschenähnliche Handbewegungen mit Muskeln vollzieht. Getauft wurde das additive Forschungsprojekt mit dem Namen GRACE und funktioniert durch die Ausübung von Druck auf unterschiedliche Aktuatormembranen, sodass die Roboterhand Bewegungen ausführen kann.
Konkret handelt es sich bei GRACE um einen sogenannten Aktuatoren. Dieser ist in der Lage Energie und Signale in Bewegungen zu transformieren und somit Befehle wie beispielsweise das Anheben von Dingen auszuführen. Die als künstliche Muskeln arbeitende Roboterhand repräsentiert demnach ein Projekt, das in der Zukunft zu Hilfeleistungen durch Robotern in verschiedenen Bereichen der Gesellschaft führen kann. Die Ausgangslage dieses Projekts beschreibt De Pascali, Forschungsmitglied, folgendermaßen: „Wir sind vom traditionellen künstlichen Muskel ausgegangen und haben eine neue Klasse von künstlichen Muskeln entwickelt, die aus einem einzigen monolithischen Bauteil bestehen“.
3D-Druckprozess und Einzelheiten über die Roboterhand
Es ist natürlich keine Weltneuheit, dass Roboter mit künstlichen Muskeln konzipiert werden, was aber allerdings eine Neuheit bei den GRACE-Aktuatoren ist, ist die Tatsache, dass ihre Membran Falten enthalten. Diese Falten sind maßgeblich für die enorme Kraft wie auch Flexibilität der künstlichen Muskeln verantwortlich, die sich wie menschliche Muskeln bewegen lassen. Die Membran hingegen wird mittels additiver Fertigung hergestellt und verwendet hierfür flexibles Harz. Damit kann – ähnlich wie ein menschlicher Muskel – dieser sich zu einem gewissen Teil dehnen und anschließend wieder zusammenziehen. Zuvor, so gab das Forscherteam hat, hatte man steife Harze verwendet, die allerdings durch ihren eingeschränkten Bewegungsspielraum nicht im Vergleich zum nun genutzten flexiblen Harz stehen.
Als Ausgangsbasis für die Membran der GRACE-Aktuatoren ist eine von den Forschern entwickeltes mathematisches Modell. Abhängig von dem genauen Modell und Herstellungsverfahren des Aktuators kann auch das dafür verwendete Material und dessen Breite abweichen, was wiederum Auswirkungen für die Greifkraft der Roboter hat. Im Zuge der Forschung in Italien hat das Forscherteam insgesamt 18 Aktuatoren mit unterschiedlichen Größen zu einer Roboterhand inklusive Handgelenk geformt. Je nachdem welche und wie viele Aktuatoren kombiniert werden, kann somit die Muskelkraft und auch die Imitation an verschiedenen Körperteilen beeinflusst werden. Ein spannendes Projekt, das auch in Großbritannien großen Anklang findet. So sagt Jonathan Aitken von der Universität Sheffield: „Das Design von GRACE ist interessant und neuartig, da es einen einfachen antagonistischen Betrieb ermöglicht“.
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*Titelbildnachweis: IIT