Manchmal liefert die Natur die besten Blaupausen für den Bau effektiver Roboter. Es kann auch das beste Material liefern. Milliarden von Jahren natürlicher Auslese haben ziemlich beeindruckende Maschinen geschaffen, man kann es den Ingenieuren also nicht wirklich verübeln, dass sie sich ein wenig von der Welt um sie herum inspirieren ließen. Insbesondere der Bereich der Soft-Robotik – mit seinen flexiblen und nachgiebigen Komponenten – hat viel mit der Tierbiologie zu tun.
Obwohl diese Systeme weiche Formen haben, sind viele ihrer Komponenten immer noch starr wie ihre traditionelleren Gegenstücke. Forscher arbeiten daran, flexible Elemente zur Fortbewegung dieser weichen Roboter zu entwickeln. Das MIT bringt es auf den Punkt: „Unsere Muskeln sind die perfekten Aktuatoren der Natur.“
Das Team geht hier jedoch über die bloße Nachahmung von Muskeln hinaus. Forscher an der Schule benutzen lebendes Muskelgewebe in Verbindung mit synthetischen Roboterteilen für eine Klassifizierung von Robotern, die als „Biohybrid“ bekannt ist.
Ritu Raman, Professor für Ingenieurwissenschaften am MIT, bestätigte den Vorgang gegenüber Tech und bemerkte: „Wir bauen das Muskelgewebe aus Mauszellen auf und setzen das Muskelgewebe dann auf das Skelett unseres Roboters.“ Die Muskeln fungieren dann als Aktoren für den Roboter – jedes Mal, wenn sich der Muskel zusammenzieht, bewegt sich der Roboter.“
Die Muskelfasern sind an einem „federähnlichen“ Gerät namens „Flexur“ befestigt, das als eine Art Skelettstruktur für das System dient. Es kann schwierig sein, mit biologischem Muskelgewebe zu arbeiten und es ist im Allgemeinen unvorhersehbar. In einer Petrischale belassen, dehnt sich das Gewebe wie erhofft aus und zieht sich zusammen, jedoch nicht auf kontrollierte Weise.
Um in Robotersystemen eingesetzt zu werden, müssen sie zuverlässig, vorhersehbar und wiederholbar sein. In diesem Fall erfordert dies die Verwendung von Strukturen, die in einer Richtung nachgiebig und in der anderen widerstandsfähig sind. Ramans Team fand im Fertigungslabor von Professor Martin Culpepper am MIT eine Lösung.
Die Biegungen mussten noch an die Spezifikationen des Roboters angepasst werden, sodass man sich letztendlich für Strukturen mit 1/100 entschiedTh die Steifheit des Muskelgewebes. „Wenn sich der Muskel zusammenzieht, wird die gesamte Kraft in eine Bewegung in diese Richtung umgewandelt“, sagt Raman Anmerkungen. Es ist eine enorme Vergrößerung.“
Das Muskelfaser-/Biegesystem kann auf verschiedene Arten von Robotern in unterschiedlichen Größen angewendet werden, aber Raman sagt, dass sich das Team auf die Entwicklung extrem kleiner Roboter konzentriert, die eines Tages im Körper operieren könnten, um minimalinvasive Eingriffe durchzuführen.