Roboti, kas atdarina dzīvību: Drēzdenes pētnieki revolucionizē materiālus!

Roboti, kas atdarina dzīvību: Drēzdenes pētnieki revolucionizē materiālus!

Dresden, Deutschland - Drēzdenes Tehniskās universitātes (TUD) un Kalifornijas Universitātes Santa Barbara (UCSB) izcilības klastera fizikas zinātnieki (TUD) un Kalifornijas Universitāte (UCSB) ir guvusi novatorisku progresu robotikā, izstrādājot robotu grupas, kas uzvedas kā inteliģenti materiāli. Šie rezultāti tika publicēti 2025. gada 20. februārī žurnāla speciālistu zinātnē, un tā mērķis bija atdarināt šūnu spēju, sakārtot sevi patstāvīgi un veidot sarežģītas struktūras. Prof. Otger Campàs un Metjū Devlins, galvenie pētījuma autori, tika iedvesmoti no bioloģiskajiem procesiem, lai optimizētu šo robotu funkcijas.

Jaunie roboti, kuriem ir mazu hokeja ripu izskats, var pielāgot savu formu un attīstīt dažādus materiāla biezumus. Pētnieki tam ir integrējuši trīs centrālos bioloģiskos procesus: aktīvos spēkus, bioķīmisko signāla pārraidi un šūnu atbildību. Magnētiskie elementi robotos nodrošina atbildību starp vienībām un ļauj uzvedību, kas ir salīdzināma ar stingriem materiāliem. Dinamiskie spēki starp robotu vienībām atbalsta kolektīvā robotu sistēmas pārveidošanu.

TEHNOLOĢISKĀS INONITĀCIJAS Detalizēti

Izcila šīs robotu grupas īpašība ir astoņi motorizēti pārnesumu riteņi uz jebkura robota, kas ir atbildīgs par mijiedarbību un pārkonfigurāciju. Turklāt, lai precīzi kontrolētu robotu kustības, tiek izmantoti gaismas sensori ar polarizācijas filtriem. Funkcionējošā grupa šobrīd sastāv no divdesmit vienībām, kuras var būt mērogojamas, bet ir iespējamas arī lielākas sistēmas. Šīs tehnoloģijas potenciālie pielietojumi ir dažādi: no robotu materiāliem, kas satur smagas kravas un manipulē ar objektiem, tieši līdz paša meklējošiem materiāliem.

Šī pētījuma pamatprincipi ir ierobežoti ne tikai ar robotu būvniecību, bet arī aptver loku pašreizējā attīstībā materiālu zinātnē. Tādā veidā pētniecības pieejas arvien vairāk apvieno bioloģijas un tehnoloģijas jomas, saskaņā ar kuru bioloģiskie procesi un organismi ir tieši integrēti novatoriskos funkcionālos materiālos. Darbs Fraunhofer institūtā parāda, ka galvenā uzmanība tiek pievērsta biomimētisko materiālu izstrādei, kas konstruktīvajā apgabalā atdarina dabas funkcijas.

Centrālais pētniecības aspekts ir bioloģiski saderīgu un bioaktīvu materiālu izveidošana, kas nodrošina mērķtiecīgu mijiedarbību ar cilvēka audiem. Molekulārās bioloģijas, biotehnoloģijas un polimēru ķīmijas sasniegumi atbalsta šos centienus un, cita starpā, noved pie jauniem implantu materiāliem, kas sola uzlabot integrāciju cilvēka organismā. Mērķis ir samazināt kairinājumu un paplašināt medicīnas tehnoloģiju produktu izturību, kas nodrošina lētu un pacientu draudzīgu aprūpi.

Mijiedarbība starp tehniskajām un bioloģiskajām sistēmām tiek uzskatīta par būtisku, jo īpaši attiecībā uz pielietojumu veselības nozarē. Bioloģisko principu nodošana materiālu zinātnei ir svarīga apļveida ekonomikas sastāvdaļa, kas veic slēgtus materiālu apkārtrakstus. Šīs stratēģijas ietver fosilo izejvielu aizstāšanu ar atjaunojamiem materiāliem un atlieku atgriešanu.

Biointelligento materiālu jomā attīstība labi atbilst federālās valdības augsto tehnoloģiju stratēģijas 2025. gada mērķiem, kas koncentrējas uz biogrāfiju balstītu ekonomiku. Fraunhofer institūta pētnieki ir balstīti uz integrētu, datorizētu materiālu attīstības (ICME) izmantošanu, lai sasniegtu uz nākotni orientētus pētniecības mērķus. Tādējādi sadarbība starp institūcijām sola daudzsološu progresu inteliģentu materiālu un robotu tehnoloģiju attīstībā.

Darbu atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds (NSF) un Vācijas Pētniecības fonds (DFG), kas uzsver pētījumu nozīmi un norāda, ka novatoriskas pieejas robotikā un materiālu zinātnē joprojām ir neatņemamas zinātniskās attīstības sastāvdaļas. Lai iegūtu papildinformāciju, varat izveidot rakstus no Drēzdenes Tehniskās universitātes šeit un no fraunhofer institut Skatīt šeit