Roboter som etterligner livet: Dresden -forskere revolusjonerer materialer!

Roboter som etterligner livet: Dresden -forskere revolusjonerer materialer!

Dresden, Deutschland - Forskere fra Excellence Cluster Physics of Life (POL) ved Technical University of Dresden (TUD) og University of California Santa Barbara (UCSB) har gjort banebrytende fremgang i robotikk ved å utvikle robotgrupper som oppfører seg som intelligente materialer. Disse resultatene ble publisert 20. februar 2025 i spesialistmagasinet Science og hadde som mål å etterligne cellers evne, ordne seg uavhengig og å danne komplekse strukturer. Professor Otger Campàs og Matthew Devlin, hovedforfatterne av studien, ble inspirert av biologiske prosesser for å optimalisere funksjonene til disse robotene.

De nye robotene som har utseendet til små hockey -pucker kan tilpasse formen og utvikle forskjellige materialtykkelser. Forskerne har integrert tre sentrale biologiske prosesser for dette: aktive krefter, biokjemisk signaloverføring og cellecelleansvar. Magnetiske elementer i robotene sikrer ansvar mellom enhetene og muliggjør atferd som er sammenlignbar med stive materialer. Dynamiske krefter mellom robotenhetene støtter transformasjonen av det kollektive robotsystemet.

Teknologiske nyvinninger i detalj

Et enestående trekk i denne robotgruppen er de åtte motoriserte girhjulene på enhver robot som er ansvarlig for samhandling og rekonfigurasjon. I tillegg brukes lyssensorer med polarisasjonsfiltre for å kontrollere robotens bevegelser nøyaktig. Den fungerende gruppen består for tiden av tjue enheter, som kan være skalerbare, men større systemer er også mulig. De potensielle anvendelsene av denne teknologien er forskjellige: fra robotmaterialer som har tunge belastninger og manipulerer gjenstander, helt ned til selvhelende materialer.

De underliggende prinsippene for denne forskningen er ikke bare begrenset til robotkonstruksjon, men spenner også over en bue på den nåværende utviklingen innen materialvitenskap. På denne måten bringer forskningstilnærminger i økende grad områdene biologi og teknologi sammen, hvorved biologiske prosesser og organismer integreres direkte i innovative funksjonelle materialer. Arbeidet ved Fraunhofer Institute viser at fokuset er på utvikling av biomimetiske materialer, som etterligner naturlige funksjoner av naturen i det konstruktive området.

Et sentralt forskningsaspekt er å lage biokompatible og bioaktive materialer som muliggjør målrettede interaksjoner med menneskelig vev. Fremskritt innen molekylærbiologi, bioteknologi og polymerkjemi støtter denne innsatsen og fører blant annet til nye implantatmaterialer som lover forbedret integrasjon i den menneskelige organismen. Målet er å minimere irritasjon og utvide holdbarheten til medisinske teknologiprodukter, som sikrer billig og pasientvennlig omsorg.

Samspillet mellom tekniske og biologiske systemer anses som avgjørende, spesielt med tanke på applikasjoner i helsesektoren. Overføring av biologiske prinsipper til materialvitenskap er en viktig del av den sirkulære økonomien som forfølger lukkede sirkulære materialer. Disse strategiene inkluderer erstatning av fossile råvarer gjennom fornybare materialer og retur av rester.

Utviklingen innen bio-intelligente materialer går bra med målene for den høyteknologiske strategien 2025 i den føderale regjeringen, som fokuserer på en biobasert økonomi. Forskere ved Fraunhofer Institute er basert på bruk av integrert, datastøttet materiell utvikling (ICME) for å oppnå fremtidsrettede forskningsmål. Samarbeid mellom institusjonene lover dermed lovende fremgang i utviklingen av intelligente materialer og robotteknologier.

Arbeidet ble støttet av National Science Foundation (NSF) og The German Research Foundation (DFG), som understreker viktigheten av forskning og indikerer at innovative tilnærminger innen robotikk og materialvitenskap fremdeles er integrerte komponenter i vitenskapelig utvikling. For ytterligere informasjon kan du gjøre artiklene fra det tekniske universitetet i Dresden og fra FrueNhoF-mart-mimic-life " "https://www.masmaterchs.fraunhofer.de/de/strategic-initative/bioIntelligente-aschen-und-biological-ransformation.html"> Vis her