Formbare Mini-Roboter: Die Zukunft der Materialwissenschaft

LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler haben eine bemerkenswerte Entwicklung in der Robotik vorgestellt: einen Schwarm von Mini-Robotern, die sich wie lebendige Materialien verhalten und ihre Form verändern können.

In einer beeindruckenden technologischen Entwicklung haben Forscher einen Schwarm von Mini-Robotern geschaffen, die sich wie ein lebendiges Material verhalten. Diese Roboter können ihre Form ändern, sich verstärken und sich selbst umgestalten, was sie zu einer Art intelligenter Materialien macht. Inspiriert von biologischen Systemen arbeiten diese Roboter zusammen, um ein dynamisches, bewegliches Material zu schaffen, das zwischen festen und fließenden Zuständen wechseln kann. Diese Innovation, die von Forschern der UC Santa Barbara und der TU Dresden vorangetrieben wird, verspricht, mehrere Bereiche zu revolutionieren und zeigt eine einzigartige Verbindung von Biologie und Technologie.

Die Methode zur Schaffung dieses Materials mag wie aus einem Science-Fiction-Film erscheinen, ist jedoch überraschend einfach. Jeder Roboter ist etwa so groß wie ein Hockey-Puck, doch in der Zusammenarbeit ähneln sie einem intelligenten, anpassungsfähigen Material. Diese Roboter können ihre Form ändern, sich verhärten, wie eine Flüssigkeit fließen und sich sogar selbst heilen, dank ihres kollektiven Verhaltens. Die Forscher ließen sich von der embryonalen Entwicklung inspirieren, bei der sich Zellen im Embryo organisieren, um verschiedene Körperteile zu bilden. Dieser Prozess beinhaltet Signale, die das Verhalten von Zellen nachahmen und die Roboter dazu anleiten, nahtlos zusammenzuarbeiten.

Ein entscheidender Durchbruch war die Erkenntnis, dass nicht nur die einzelnen Roboter das Material so verhalten ließen, sondern die Schwankungen in ihren Signalen. Kleine Variationen in der Bewegung der Roboter machten den Unterschied zwischen einer festen, starren Form und einer flüssigen, flexiblen Form aus. Diese Erkenntnis spiegelt die Ergebnisse aus lebenden Embryonen wider, bei denen Schwankungen in den Zellkräften entscheidend für die Umwandlung fester Gewebe in flüssige sind. Die Forscher kodierten diese Kraftschwankungen in die Roboter, wodurch ein System entstand, das potenziell skaliert werden kann.

Derzeit ist das System nur ein Konzeptnachweis, der eine begrenzte Anzahl von Robotern umfasst. Doch das Team glaubt, dass diese Kollektive eines Tages skaliert und miniaturisiert werden könnten, was zur Schaffung automorpher Strukturen, anpassungsfähiger Baumaterialien oder sogar medizinischer Anwendungen führen könnte, bei denen flexible, formverändernde Roboter im Körper eingesetzt werden könnten. Dies eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Zukunft, in der die Grenzen zwischen Biologie und Robotik zum Wohle der Gesellschaft verschwimmen.

Um diese Koordination zu erreichen, ist jeder Roboter mit acht motorisierten Zahnrädern an seinem Rand ausgestattet, die es ihm ermöglichen, sich um seine Nachbarn zu bewegen und sich innerhalb eines begrenzten Raums neu zu positionieren. Anstelle von Muskeln verlassen sich diese Roboter auf diese Zahnräder, um sich zu bewegen und zu interagieren. Um die Koordination aufrechtzuerhalten, verwenden die Roboter Lichtsensoren; wenn sie einem bestimmten Licht ausgesetzt sind, orientieren sie sich alle in die gleiche Richtung, ähnlich wie Zellen auf biochemische Signale im Körper reagieren.

Die potenziellen Anwendungen dieser Technologie sind vielfältig und zahlreich. Während das System verfeinert und skaliert wird, könnte es zur Entwicklung neuer Arten von Baumaterialien führen, die sich an ihre Umgebung anpassen, oder sogar medizinischer Geräte, die ihre Form ändern, um Behandlungen im menschlichen Körper zu liefern. Die Fähigkeit, zwischen festen und flüssigen Zuständen zu wechseln, könnte auch in Bereichen von Vorteil sein, in denen traditionelle Materialien versagen, und eine robuste Alternative bieten, die verschiedenen Belastungen standhält.

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