Robotter, der efterligner livet: Dresden -forskere revolutionerer materialer!

Robotter, der efterligner livet: Dresden -forskere revolutionerer materialer!

Dresden, Deutschland - Forskere for Excellence Cluster Physics of Life (POL) ved det tekniske University of Dresden (TUD) og University of California Santa Barbara (UCSB) har gjort banebrydende fremskridt inden for robotik ved at udvikle robotgrupper, der opfører sig som intelligente materialer. Disse resultater blev offentliggjort den 20. februar 2025 i Specialist Magazine Science og havde til formål at efterligne cellernes evne, arrangere sig selv uafhængigt og danne komplekse strukturer. Professor Otger Campàs og Matthew Devlin, de vigtigste forfattere af undersøgelsen, blev inspireret af biologiske processer til at optimere funktionerne af disse robotter.

De nye robotter, der ser ud som små hockeypucks, kan tilpasse deres form og udvikle forskellige materialetykkelser. Forskerne har integreret tre centrale biologiske processer til dette: aktive kræfter, biokemisk signaloverførsel og cellecellansvar. Magnetiske elementer i robotterne sikrer ansvar mellem enhederne og muliggør opførsel, der kan sammenlignes med stive materialer. Dynamiske kræfter mellem robotenhederne understøtter omdannelsen af det kollektive robotsystem.

teknologiske innovationer i detaljer

Et fremragende træk ved denne robotgruppe er de otte motoriserede gearhjul på enhver robot, der er ansvarlig for interaktion og rekonfiguration. Derudover bruges lyssensorer med polarisationsfiltre til nøjagtigt at kontrollere robotternes bevægelser. Den fungerende gruppe består i øjeblikket af tyve enheder, som kan være skalerbare, men større systemer er også mulige. De potentielle anvendelser af denne teknologi er forskellige: fra robotmaterialer, der bærer tunge belastninger og manipulerer genstande, helt ned til selvhelende materialer.

De underliggende principper for denne forskning er ikke kun begrænset til robotkonstruktion, men spænder også over en bue i den aktuelle udvikling inden for materialevidenskab. På denne måde bringer forskningsmetoder i stigende grad områderne biologi og teknologi sammen, hvor biologiske processer og organismer er integreret direkte i innovative funktionelle materialer. Arbejdet på Fraunhofer Institute viser, at fokus er på udviklingen af biomimetiske materialer, der efterligner naturlige funktioner i naturen i det konstruktive område.

Et centralt forskningsaspekt er at skabe biokompatible og bioaktive materialer, der muliggør målrettede interaktioner med humant væv. Fremskridt inden for molekylærbiologi, bioteknologi og polymerkemi understøtter disse bestræbelser og fører blandt andet til nye implantatmaterialer, der lover forbedret integration i den menneskelige organisme. Målet er at minimere irritation og udvide holdbarheden af medicinske teknologiprodukter, hvilket sikrer billig og tålmodig pleje.

Interaktionen mellem tekniske og biologiske systemer betragtes som afgørende, især med hensyn til anvendelser i sundhedssektoren. Overførslen af biologiske principper til materialevidenskab er en vigtig del af den cirkulære økonomi, der forfølger lukkede cirkulærer af materialer. Disse strategier inkluderer substitution af fossile råmaterialer gennem vedvarende materialer og tilbagevenden af rester.

Udviklingen inden for bio-intelligente materialer går godt med målene for den højteknologiske strategi 2025 i den føderale regering, der fokuserer på en biobaseret økonomi. Forskere ved Fraunhofer Institute er baseret på at bruge integreret, computerstøttet materialeudvikling (ICME) for at nå fremtidsorienterede forskningsmål. Samarbejde mellem institutionerne lover således lovende fremskridt i udviklingen af intelligente materialer og robotteknologier.

Arbejdet blev støttet af National Science Foundation (NSF) og German Research Foundation (DFG), som understreger betydningen af forskning og indikerer, at innovative tilgange inden for robotik og materialevidenskab stadig er integrerede komponenter i videnskabelig udvikling. For yderligere information kan du gøre artiklerne fra det tekniske universitet i Dresden her og fra fraunhofer institut Vis her