Künstlicher, hydraulischer Muskel, Bild: Youtube.com/Suzumori Endo Robotics Laboratory

In diesem Anwendungsbeispiel zeigen die künstlichen Muskeln sich von ihrer feinfühligen Seite. Bild: Youtube.com/Suzumori Endo Robotics Laboratory

Ein japanisches Forscherteam hat einen künstlichen Muskel entwickelt. Der hydraulische Aktuator ist eine Schlüsselkomponente für die „Tough Robotics Challenge“. Ziel sind besonders widerstandsfähige Roboter für Katastropheneinsätze.

Ein Team aus Wissenschaftlern in Tokyo hat einen hydraulisch angetriebenen, künstlichen Muskel entwickelt. Das Projekt ist Teil des wissenschaftlichen Programms Impact. Ziel ist es, besonders robuste und geländegängige Roboter für den Einsatz in Katastrophengebieten zu bauen. Beteiligt waren unter anderem Professor Koichi Suzumori vom Tokyo Institute of Technology und Dr. Ryo Sakurai vom Unternehmen Bridgestone. Zu den Aufgaben dieser Roboter könnte beispielsweise gehören, Wände abzuschlagen oder Schlagbohrmaschinen zu verwenden.

Das Impact-Programm (Impulsing PAradigm Change through disruptive Technologies Program) wurde mit Fokus auf Erdbebenschäden ins Leben gerufen, wie sie beispielsweise bei der großen Erdbebenkatastrophe Ost-Japans 2011 oder beim Erdbeben von Kobe 1995 auftraten. Normale Roboter sind unter diesen Umständen kaum noch einzusetzen. Ziel des Programms sind daher Maschinen mit herausragender Mobilität und Leistung.

Die hydraulischen Aktuatoren sind dabei eine Schlüsselkomponente. Die Hydraulik punkten unter diesen Umständen mit ihrer hohen Leistungsdichte, Stoß- und Vibrationsfestigkeit. Dazu kommt die Möglichkeit, einerseits große Kraft andererseits sanfte Bewegung zu realisieren.

Die Komponente ist nach Angaben der Forscher leicht, aber kräftig. Das Verhältnis von Leistung zu Gewicht übertreffe konventionelle Elektromotoren und Hydraulikzylinder um den Faktor fünf bis zehn, teilt das Tokyo Institute of Technology mit.

Den Forschern diente bei dem Projekt der menschliche Muskel als Vorbild. Seit 2014 arbeitet die Gruppe an der Idee. Die künstlichen Muskeln bestehen aus einem Gummischlauch und zugfesten Fasern, nach Art der McKibben-Muskeln. Den Gummischlauch umgibt eine gewebte Manschette. Anders als konventionellen künstlichen Muskeln nach McKibbon-Art, arbeitet die Komponente nicht mit Luftdruck, sondern hydraulisch. Entsprechend liegt der Druck nicht wie sonst üblich bei 0,3 bis 0,6 Megapascal (drei bis sechs Bar), sondern bei fünf Megapascal, also etwa 50 bar. Dazu passten die Wissenschaftler die Webart der Manschette an und verengten die Schlauchenden, sodass sie dem höheren Druck standhalten.

Die Forscher arbeiten nun weiter an der Entwicklung und Realisierung der Roboter, in den der künstliche Muskel angewandt werden wird. Zusätzlich sei geplant, die Leistung noch weiter zu steigern und die Technologie auch für Roboter im Konsumenten-Bereich einsetzbar zu machen, so das Institut.

Eine Demonstration von Funktions- und Anwendungsweisen des künstlichen Muskels hat das Institut auf Youtube veröffentlicht: 

Informationsvideo des Suzumori Endo Robotics Laboratory

do

 

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