Winzige Roboterhand hat Formgedächtnis
Innovation aus Südkorea ergreift Objekte von der Größe eines Schneckeneis äußerst sanft
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Was die winzige Hand alles kann (Schematische Darstellung: "Science Robotics") |
Seoul (pte003/18.10.2021/06:10)
Forscher mehrerer südkoreanischer Institutionen haben eine weiche Roboterhand entwickelt, die kleiner als die eines neugeborenen Babys ist. Sie hat, wie die des Menschen, fünf Finger, die sich einzeln krümmen und strecken können. Gedacht ist sie zum Ergreifen und Festhalten von Gegenständen, die so klein sind wie Schneckeneier, ohne sie zu zerstören. Vorgestellt wird diese Hand in der Fachzeitschrift Science Robotics.
[b]Achtmal so breit wie ein Menschenhaar[/b]
Jeder der Finger ist etwas mehr als einen halben Zentimeter lang und achtmal so breit wie ein menschliches Haar. Sie werden von Muskeln aus einem Formgedächtnispolymer bewegt, das seine Form ändert, wenn es von einem schwachen Strom erwärmt wird. Wird er ausgeschaltet nehmen die Finger ihre ursprüngliche Form wieder an, an die sie sich gewissermaßen erinnern. Die Forscher haben jeden Finger mit winzigen Sensoren ausgestattet, um Temperaturen, Vibrationen und Druck zu messen.
[b]Pendeln zwischen zwei Kristallstrukturen[/b]
Formgedächtnismaterialien sind Werkstoffe, in die eine bestimmte Form einprogrammiert wird. Wird diese durch mechanische Kräfte verändert tut sich erstmal nichts, das Material behält seine neue Form. Erst wenn es erwärmt wird nimmt es seine alte Gestalt wieder an. Das funktioniert, weil sich die Kristallstruktur dieser Materialien ändert, wenn sie verformt werden. Bei Erwärmung kehren sie zur normalen Kristallstruktur zurück.
Die kleine Hand packt mit so viel Kraft zu, dass das Objekt nicht zu Boden fällt. Dass sie nicht übermütig wird und das Objekt zerdrückt verhindern die Drucksensoren, die bei Gefahr den Strom abstellen. Die Hand wiegt ganze 25,4 Milligramm, ist aber in der Lage, Gegenstände zu halten, die bis zu 30 Gramm wiegen.
[b]Transport von befruchteten Eiern[/b]
Die Wärme, die die Muskeln tätig werden lässt, kam in einem Experiment einem Schneckenei zugute. Die Hand umschloss es und hielt es warm, bis die Babyschnecke schlüpfte. Die Sensoren ermittelten dann die Herzfrequenz des winzigen Tierchens. Was wie die Spielerei von Wissenschaftlern anmutet kann durchaus praktischen Nutzen haben. Würde die Hand auf ein Endoskop gesetzt könnte sie ein im Reagenzglas befruchtetes Ei schonend in der Gebärmutter einer Frau ablegen, spekulieren die Forscher.
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