Роботи, които имитират живота: изследователите на Дрезден революционизират материалите!

Роботи, които имитират живота: изследователите на Дрезден революционизират материалите!

Dresden, Deutschland - Учените от The Excellence Cluster Physics of Life (POL) в Техническия университет в Дрезден (TUD) и Калифорнийския университет Санта Барбара (UCSB) постигнаха новаторски напредък в роботиката, разработвайки роботни групи, които се държат като интелигентни материали. Тези резултати са публикувани на 20 февруари 2025 г. в Scientist Magazine Science и имат за цел да имитират способността на клетките, да се подредят независимо и да образуват сложни структури. Проф. Оцер Кампас и Матю Девлин, основните автори на изследването, бяха вдъхновени от биологични процеси за оптимизиране на функциите на тези роботи.

Новите роботи, които имат вид на малки хокейни шайби, могат да адаптират формата си и да развият различни дебелини на материала. Изследователите са интегрирали три централни биологични процеса за това: активни сили, предаване на биохимично сигнал и отговорност на клетъчните клетки. Магнитните елементи в роботите гарантират отговорността между единиците и позволяват поведение, което е сравнимо с твърдите материали. Динамичните сили между роботните единици поддържат трансформирането на колективната роботна система.

Технологични иновации подробно

Изключителна характеристика на тази група роботи са осемте моторизирани колела за предавка на всеки робот, който е отговорен за взаимодействието и преконфигурирането. В допълнение, светлинните сензори с поляризационни филтри се използват за прецизно управление на движенията на роботите. В момента функциониращата група се състои от двадесет единици, които могат да бъдат мащабируеми, но са възможни и по -големи системи. Потенциалните приложения на тази технология са разнообразни: от роботни материали, които носят тежки товари и манипулират предмети, точно до материали за самолечение.

Основните принципи на това изследване са не само ограничени до роботизирано строителство, но и обхващат дъга на текущите разработки в науката за материалите. По този начин изследователските подходи все повече обединяват областите на биологията и технологиите, при което биологичните процеси и организмите са интегрирани директно в иновативни функционални материали. Работата в Института Fraunhofer показва, че фокусът е върху развитието на биомиметични материали, които имитират естествените функции на природата в конструктивната област.

Централен изследователски аспект е да се създадат биосъвместими и биоактивни материали, които дават възможност за целеви взаимодействия с човешката тъкан. Напредъкът в молекулярната биология, биотехнологиите и полимерната химия подкрепят тези усилия и, наред с други неща, водят до нови материали за импланти, които обещават подобрена интеграция в човешкия организъм. Целта е да се сведе до минимум дразненето и да се разшири издръжливостта на продуктите за медицински технологии, което гарантира евтина и приятелска грижа за пациента.

Взаимодействието между техническите и биологичните системи се счита за решаващо, особено по отношение на приложенията в здравния сектор. Прехвърлянето на биологични принципи към материалознанието е важна част от кръговата икономика, която преследва затворени циркуляри от материали. Тези стратегии включват заместване на изкопаемите суровини чрез възобновяеми материали и връщането на остатъците.

Развитието в областта на биоинтелигентните материали върви добре с целите на високотехнологичната стратегия 2025 на федералното правителство, която се фокусира върху биологична икономика. Изследователи от Института Fraunhofer се основават на използването на интегрирани, компютърно развитие на материали (ICME), за да се постигнат изследователски цели, ориентирани към бъдещето. По този начин сътрудничеството между институциите обещава обещаващ напредък в разработването на интелигентни материали и роботни технологии.

Работата беше подкрепена от Националната научна фондация (NSF) и Германската изследователска фондация (DFG), която подчертава значението на изследванията и показва, че иновативните подходи в роботиката и материалите все още са неразделни компоненти на научното развитие. For further information you can do the articles from the Technical University of Dresden here and from Fraunhofer Institut Вижте тук