Roboty, które naśladują życie: badacze Drezno zrewolucjonizują materiały!

Roboty, które naśladują życie: badacze Drezno zrewolucjonizują materiały!

Dresden, Deutschland - Naukowcy Fizyka Klastra Excellence Cluster (Pol) na University of Dresden (TUD) i University of California Santa Barbara (UCSB) poczynili przełomowe postępy w robotyce, opracowując grupy robotów, które zachowują się jak materiały inteligentne. Wyniki te zostały opublikowane 20 lutego 2025 r. W specjalistycznym magazynie Science i miały naśladowanie zdolności komórek, zorganizowanie się niezależnie i tworzenie złożonych struktur. Prof. Otger Campàs i Matthew Devlin, główni autorzy badania, zostali zainspirowani procesami biologicznymi w celu optymalizacji funkcji tych robotów.

Nowe roboty, które mają wygląd małych krążków hokejowych, mogą dostosować swój kształt i rozwijać różne grubości materiału. Naukowcy zintegrowali trzy centralne procesy biologiczne w tym zakresie: aktywne siły, transmisja sygnału biochemicznego i odpowiedzialność komórek komórkowych. Elementy magnetyczne w robotach zapewniają odpowiedzialność między jednostkami i włączają zachowanie porównywalne z materiałami sztywnymi. Siły dynamiczne między jednostkami robotów potwierdzają transformację zbiorowego systemu robota.

szczegółowo innowacje technologiczne

Znakomita cechą tej grupy robotów jest osiem zmotoryzowanych kół na każdym robocie, który jest odpowiedzialny za interakcję i rekonfigurację. Ponadto czujniki światła z filtrami polaryzacyjnymi są używane do precyzyjnego kontrolowania ruchów robotów. Grupa funkcjonująca składa się obecnie z dwudziestu jednostek, które mogą być skalowalne, ale możliwe są również większe systemy. Potencjalne zastosowania tej technologii są zróżnicowane: od materiałów robotów, które niosą ciężkie obciążenia i manipulują obiektami, po materiały do samodzielnego nie docierające.

Podstawowe zasady tych badań nie ograniczają się nie tylko do konstrukcji robotycznej, ale także obejmują ARC w zakresie obecnego rozwoju w dziedzinie materiałów. W ten sposób podejścia badawcze coraz częściej łączą obszary biologii i technologii, w których procesy biologiczne i organizmy są zintegrowane bezpośrednio z innowacyjnymi materiałami funkcjonalnymi. Prace w Instytucie Fraunhofera pokazują, że nacisk kładziony jest na rozwój materiałów biomimetycznych, które naśladują naturalne funkcje natury w obszarze konstruktywnym.

Centralnym aspektem badawczym jest tworzenie biokompatybilnych i bioaktywnych materiałów, które umożliwiają ukierunkowane interakcje z ludzką tkanką. Postępy w biologii molekularnej, biotechnologii i chemii polimerów wspierają te wysiłki, a między innymi prowadzą do nowych materiałów implantowych, które obiecują poprawę integracji z organizmem ludzkim. Celem jest zminimalizowanie podrażnienia i rozszerzenie trwałości produktów technologii medycznych, która zapewnia niedrogą i przyjazną opiekę nad pacjentem.

Interakcja między systemami technicznymi i biologicznymi jest uważane za kluczowe, szczególnie w odniesieniu do zastosowań w sektorze zdrowia. Przeniesienie zasad biologicznych na nauk o materiałach jest ważną częścią gospodarki obiegowej, która realizuje zamknięte okrągi materiałów. Strategie te obejmują zastąpienie surowców kopalnych za pomocą materiałów odnawialnych i zwrot pozostałości.

Rozwój w dziedzinie materiałów biologicznych dobrze pasują do celów strategii zaawansowanej technologii 2025 rządu federalnego, która koncentruje się na gospodarce biologicznej. Naukowcy z Fraunhofer Institute opierają się na stosowaniu zintegrowanych, wspomaganych komputerowo materialnych rozwoju (ICME) w celu osiągnięcia przyszłych celów badawczych. Współpraca między instytucjami obiecuje zatem obiecujący postęp w rozwoju inteligentnych materiałów i technologii robotów.

Prace były wspierane przez National Science Foundation (NSF) i Niemiecką Fundację Badawczą (DFG), która podkreśla znaczenie badań i wskazuje, że innowacyjne podejścia w robotyce i naukach o materiałach są nadal integralnymi elementami rozwoju naukowego. Aby uzyskać więcej informacji, możesz zrobić artykuły z technicznego uniwersytetu w Dreźnie tutaj i fraunhofer institut Zobacz tutaj