Roboți care imită viața: cercetătorii din Dresda revoluționează materialele!

Roboți care imită viața: cercetătorii din Dresda revoluționează materialele!

Dresden, Deutschland - oamenii de știință ai clusterului de excelență Fizica vieții (POL) de la Universitatea Tehnică din Dresda (TUD) și Universitatea din California Santa Barbara (UCSB) au făcut progrese inovatoare în robotică prin dezvoltarea grupurilor de robot care se comportă ca materiale inteligente. Aceste rezultate au fost publicate pe 20 februarie 2025 în revista specializată Science și au urmărit să imite capacitatea celulelor, să se aranjeze independent și să formeze structuri complexe. Prof. Otger Campàs și Matthew Devlin, principalii autori ai studiului, au fost inspirați de procese biologice pentru a optimiza funcțiile acestor roboți.

noii roboți care au aspectul micilor pucuri de hochei își pot adapta forma și dezvoltă diferite grosimi ale materialului. Cercetătorii au integrat trei procese biologice centrale pentru acest lucru: forțe active, transmiterea semnalului biochimic și răspunderea celulelor celulare. Elementele magnetice din roboți asigură răspunderea dintre unități și permit un comportament comparabil cu materialele rigide. Forțele dinamice dintre unitățile robot susțin transformarea sistemului de robot colectiv.

inovații tehnologice în detaliu

O caracteristică remarcabilă a acestui grup de robot sunt cele opt roți de viteză motorizate de pe orice robot care este responsabil pentru interacțiune și reconfigurare. În plus, senzorii de lumină cu filtre de polarizare sunt folosiți pentru a controla precis mișcările roboților. Grupul funcțional este format în prezent din douăzeci de unități, care pot fi scalabile, dar sunt posibile și sisteme mai mari. Aplicațiile potențiale ale acestei tehnologii sunt diverse: de la materiale robot care poartă sarcini grele și manipulează obiecte, chiar până la materialele de auto -spălare.

Principiile care stau la baza acestei cercetări nu se limitează numai la construcția robotică, ci și un arc pentru evoluțiile actuale în știința materialelor. În acest fel, abordările de cercetare reunesc din ce în ce mai mult domeniile biologiei și tehnologiei, prin care procesele și organismele biologice sunt integrate direct în materiale funcționale inovatoare. Lucrările la Institutul Fraunhofer arată că accentul este pus pe dezvoltarea materialelor biomimetice, care imită funcțiile naturale ale naturii în zona constructivă.

Un aspect central de cercetare este crearea de materiale biocompatibile și bioactive care să permită interacțiunile vizate cu țesutul uman. Progresele în biologia moleculară, biotehnologia și chimia polimerică susțin aceste eforturi și, printre altele, duc la noi materiale de implant care promit o integrare îmbunătățită în organismul uman. Scopul este de a reduce la minimum iritația și de a extinde durabilitatea produselor tehnologice medicale, ceea ce asigură îngrijirea ieftină și prietenoasă cu pacientul.

Interacțiunea dintre sistemele tehnice și biologice este considerată crucială, în special în ceea ce privește aplicațiile din sectorul sănătății. Transferul principiilor biologice la știința materialelor este o parte importantă a economiei circulare care urmărește circularele închise de materiale. Aceste strategii includ substituirea materiilor prime fosile prin materiale regenerabile și revenirea reziduurilor.

Evoluțiile în domeniul materialelor bio-inteligente merg bine cu obiectivele strategiei de înaltă tehnologie 2025 ale guvernului federal, care se concentrează pe o economie bazată pe bio. Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer se bazează pe utilizarea de dezvoltări de materiale integrate, asistate de computer (ICME), pentru a atinge obiective de cercetare orientate spre viitor. Cooperarea dintre instituții promite astfel progrese promițătoare în dezvoltarea materialelor inteligente și a tehnologiilor robotului.

Lucrarea a fost susținută de Fundația Națională a Științei (NSF) și de Fundația Germană de Cercetare (DFG), care subliniază importanța cercetării și indică faptul că abordările inovatoare în robotică și știința materialelor sunt încă componente integrante ale dezvoltării științifice. Pentru informații suplimentare, puteți face articole de la Universitatea Tehnică din Dresda aici și de la Fraunhofer Institut Vezi aici