Τα ρομπότ που μιμούνται τη ζωή: Οι ερευνητές της Δρέσδης επανάσταση σε υλικά!

Τα ρομπότ που μιμούνται τη ζωή: Οι ερευνητές της Δρέσδης επανάσταση σε υλικά!

Dresden, Deutschland - Οι επιστήμονες της Φυσικής της Ζωής της Αριστείας (POL) στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης (TUD) και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια Santa Barbara (UCSB) έχουν σημειώσει πρωτοποριακή πρόοδο στη ρομποτική αναπτύσσοντας ομάδες ρομπότ που συμπεριφέρονται σαν έξυπνα υλικά. Αυτά τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 20 Φεβρουαρίου 2025 στην ειδική επιστήμη του περιοδικού και στοχεύουν να μιμηθούν την ικανότητα των κυττάρων, να οργανώνονται ανεξάρτητα και να σχηματίζουν σύνθετες δομές. Ο καθηγητής Otger Campàs και ο Matthew Devlin, οι κύριοι συγγραφείς της μελέτης, εμπνεύστηκαν από βιολογικές διεργασίες για τη βελτιστοποίηση των λειτουργιών αυτών των ρομπότ.

Τα νέα ρομπότ που έχουν την εμφάνιση των μικρών pucks χόκεϊ μπορούν να προσαρμόσουν το σχήμα τους και να αναπτύξουν διαφορετικά πάχη υλικών. Οι ερευνητές έχουν ενσωματώσει τρεις κεντρικές βιολογικές διεργασίες γι 'αυτό: τις ενεργές δυνάμεις, τη μετάδοση βιοχημικών σημάτων και την ευθύνη των κυττάρων κυττάρων. Τα μαγνητικά στοιχεία στα ρομπότ εξασφαλίζουν ευθύνη μεταξύ των μονάδων και ενεργοποιούν τη συμπεριφορά που είναι συγκρίσιμη με τα άκαμπτα υλικά. Οι δυναμικές δυνάμεις μεταξύ των μονάδων ρομπότ υποστηρίζουν τον μετασχηματισμό του συλλογικού συστήματος ρομπότ.

Τεχνολογικές καινοτομίες λεπτομερώς

Ένα εξαιρετικό χαρακτηριστικό αυτής της ομάδας ρομπότ είναι οι οκτώ τροχοί μηχανοκίνητων ταχυτήτων σε οποιοδήποτε ρομπότ που είναι υπεύθυνο για την αλληλεπίδραση και την αναδιάρθρωση. Επιπλέον, οι αισθητήρες φωτός με φίλτρα πόλωσης χρησιμοποιούνται για τον με ακρίβεια τον έλεγχο των κινήσεων των ρομπότ. Η ομάδα λειτουργίας αποτελείται σήμερα από είκοσι μονάδες, οι οποίες μπορεί να είναι κλιμακωτές, αλλά είναι επίσης δυνατά μεγαλύτερα συστήματα. Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας είναι ποικίλες: από υλικά ρομπότ που μεταφέρουν βαριά φορτία και χειρίζονται αντικείμενα, ακριβώς προς τα κάτω υλικά.

Οι υποκείμενες αρχές αυτής της έρευνας δεν περιορίζονται μόνο στη ρομποτική κατασκευή, αλλά και καλύπτουν ένα τόξο στις τρέχουσες εξελίξεις στην επιστήμη των υλικών. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητικές προσεγγίσεις φέρνουν όλο και περισσότερο τους τομείς της βιολογίας και της τεχνολογίας μαζί, όπου οι βιολογικές διαδικασίες και οι οργανισμοί ενσωματώνονται απευθείας σε καινοτόμα λειτουργικά υλικά. Το έργο στο Ινστιτούτο Fraunhofer δείχνει ότι η εστίαση είναι στην ανάπτυξη βιομιμητικών υλικών, τα οποία μιμούνται φυσικές λειτουργίες της φύσης στην εποικοδομητική περιοχή.

Κεντρική ερευνητική πτυχή είναι η δημιουργία βιοσυμβατών και βιοδραστικών υλικών που επιτρέπουν τις στοχοθετημένες αλληλεπιδράσεις με τον ανθρώπινο ιστό. Οι πρόοδοι στη μοριακή βιολογία, τη βιοτεχνολογία και τη χημεία πολυμερούς υποστηρίζουν αυτές τις προσπάθειες και, μεταξύ άλλων, οδηγούν σε νέα υλικά εμφυτεύματος που υπόσχονται βελτιωμένη ενσωμάτωση στον ανθρώπινο οργανισμό. Ο στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί ο ερεθισμός και να επεκταθεί η ανθεκτικότητα των προϊόντων ιατρικής τεχνολογίας, η οποία εξασφαλίζει φθηνή και φιλική προς τον ασθενή φροντίδα.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ τεχνικών και βιολογικών συστημάτων θεωρείται κρίσιμη, ιδίως όσον αφορά τις εφαρμογές στον τομέα της υγείας. Η μεταφορά βιολογικών αρχών στην επιστήμη των υλικών αποτελεί σημαντικό μέρος της κυκλικής οικονομίας που επιδιώκει να κλείσει εγκύκλους υλικών. Αυτές οι στρατηγικές περιλαμβάνουν την αντικατάσταση των ορυκτών πρώτων υλών μέσω των ανανεώσιμων πηγών υλικών και της επιστροφής των υπολειμμάτων.

Οι εξελίξεις στον τομέα των βιολογικών υλικών πηγαίνουν καλά με τους στόχους της στρατηγικής υψηλής τεχνολογίας 2025 της ομοσπονδιακής κυβέρνησης, η οποία επικεντρώνεται σε μια βιολογική οικονομία. Οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Fraunhofer βασίζονται στη χρήση ολοκληρωμένων υλικών εξελίξεων υλικών (ICME), προκειμένου να επιτύχουν ερευνητικούς στόχους που προσανατολίζονται με το μέλλον. Συνεπώς, η συνεργασία μεταξύ των θεσμών υπόσχεται υποσχόμενη πρόοδο στην ανάπτυξη ευφυών υλικών και τεχνολογιών ρομπότ.

Το έργο υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) και το Γερμανικό Ίδρυμα Έρευνας (DFG), το οποίο υπογραμμίζει τη σημασία της έρευνας και υποδεικνύει ότι οι καινοτόμες προσεγγίσεις στη ρομποτική και την επιστήμη των υλικών εξακολουθούν να αποτελούν αναπόσπαστα συστατικά της επιστημονικής ανάπτυξης. Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να κάνετε τα άρθρα από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης εδώ