Roboti, kteří napodobují život: Drážďané vědci revolucionizují materiály!

Roboti, kteří napodobují život: Drážďané vědci revolucionizují materiály!

Dresden, Deutschland - Vědci z Clusteru Physics of Life (Pol) na technické univerzitě v Drážďanech (TUD) a University of California Santa Barbara (UCSB) dosáhli průlomového pokroku v robotice vývojem robotických skupin, které se chovají jako inteligentní materiály. Tyto výsledky byly zveřejněny 20. února 2025 ve specializovaném časopise Science a jejich cílem bylo napodobovat schopnost buněk, samostatně se uspořádat a vytvářet složité struktury. Otger Campàs a Matthew Devlin, hlavní autoři studie, byli inspirováni biologickými procesy k optimalizaci funkcí těchto robotů.

Nové roboti, kteří mají vzhled malých hokejových puků, mohou přizpůsobit svůj tvar a vyvinout různé tloušťky materiálu. Vědci pro toto integrovali tři centrální biologické procesy: aktivní síly, přenos biochemického signálu a odpovědnost buněčných buněk. Magnetické prvky v robotech zajišťují odpovědnost mezi jednotkami a umožňují chování, které je srovnatelné s tuhými materiály. Dynamické síly mezi robotickými jednotkami podporují transformaci kolektivního robota systému.

Technologické inovace podrobně

Vynikající vlastností této skupiny robotů jsou osm motorových kol převodovky na jakémkoli robotu, který je zodpovědný za interakci a rekonfiguraci. Kromě toho se k přesnému řízení pohybů robotů používají senzory světla s polarizačními filtry. Funkční skupina v současné době se skládá z dvaceti jednotek, které mohou být škálovatelné, ale jsou také možné větší systémy. Potenciální aplikace této technologie jsou rozmanité: od robotických materiálů, které nesou těžká zátěž a manipulují s objekty, až po samostatné materiály.

Základní principy tohoto výzkumu jsou omezeny pouze na robotickou konstrukci, ale také pokrývají oblouk o současném vývoji v oblasti materiálů. Tímto způsobem výzkumné přístupy stále více spojují oblasti biologie a technologie, přičemž biologické procesy a organismy jsou integrovány přímo do inovativních funkčních materiálů. Práce ve Fraunhofer Institute ukazuje, že se zaměřuje na vývoj biomimetických materiálů, které napodobují přírodní funkce přírody v konstruktivní oblasti.

Ústředním aspektem výzkumu je vytvoření biokompatibilních a bioaktivních materiálů, které umožňují cílené interakce s lidskou tkáň. Pokroky v molekulární biologii, biotechnologii a polymerní chemii podporují toto úsilí a mimo jiné vedou k novým implantátovým materiálům, které slibují zlepšení integrace do lidského organismu. Cílem je minimalizovat podráždění a rozšíření trvanlivosti produktů lékařské technologie, která zajišťuje levnou a přátelskou péči.

Interakce mezi technickými a biologickými systémy je považována za zásadní, zejména s ohledem na aplikace ve zdravotnickém sektoru. Přenos biologických principů do materiálových vědy je důležitou součástí kruhové ekonomiky, která sleduje uzavřené kruhové materiály. Tyto strategie zahrnují nahrazení fosilních surovin prostřednictvím obnovitelných materiálů a návratnost zbytků.

Vývoj v oblasti bio-inteligentních materiálů jde dobře s cíli špičkové strategie 2025 federální vlády, která se zaměřuje na biologickou ekonomiku. Vědci z Fraunhofer Institute jsou založeni na použití integrovaného počítačově podporovaného materiálového vývoje (ICME), aby dosáhli cílů výzkumu orientovaných na budoucnost. Spolupráce mezi institucemi tak slibuje slibný pokrok ve vývoji inteligentních materiálů a technologií robotů.

Práce byla podporována National Science Foundation (NSF) a německou výzkumnou nadací (DFG), která zdůrazňuje význam výzkumu a naznačuje, že inovativní přístupy v robotice a vědě o materiálech jsou stále nedílnou součástí vědeckého vývoje. Pro další informace můžete provádět články z Technické univerzity v Drážďanech zde a fraunhofer institut zde