Kirigami

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TL;DR-Aufschlüsselung

Ein Forscherteam der North Carolina State University hat bahnbrechende Fortschritte in der Soft-Robotik gemacht und ein neuartiges Roboter-Greifsystem entwickelt, das von der japanischen Kirigami-Kunst inspiriert ist. Bei dieser Kunstform, ähnlich wie beim Origami, wird zweidimensionales Papier gefaltet und geschnitten, um dreidimensionale Strukturen zu erzeugen. Mithilfe dieses Konzepts haben die Forscher einen Greifer entwickelt, der … Weiterlesen

Ein Forscherteam der North Carolina State University hat bahnbrechende Fortschritte in der Soft-Robotik gemacht und ein neuartiges Roboter-Greifsystem entwickelt, das von der japanischen Kirigami-Kunst inspiriert ist. Bei dieser Kunstform, ähnlich wie beim Origami, wird zweidimensionales Papier gefaltet und geschnitten, um dreidimensionale Strukturen zu erzeugen. Mithilfe dieses Konzepts haben die Forscher einen Greifer entwickelt, der alles handhaben kann, von ultradünnen Mikrofasern und Wassertropfen über das Umblättern von Buchseiten bis hin zum Heben von Gewichten bis zum 16.000-fachen ihrer Masse.

In den letzten Jahren wurden verschiedene Robotergreifer entwickelt, darunter solche, die ohne Strom funktionieren, von Blumen inspiriert sind oder mit „Fingern“ aus Holz ausgestattet sind. Allerdings gelten die von Kirigami inspirierten Greifer der NC State University als Fortschritt auf diesem Gebiet. „Es ist eine Herausforderung, einen einzelnen, weichen Greifer zu entwickeln, der ultraweiche, ultradünne und schwere Objekte handhaben kann, wenn man das erforderliche Gleichgewicht zwischen Stärke, Präzision und Sanftheit bedenkt“, sagte Jie Yin, der korrespondierende Autor der Studie. Ihr Kirigami-inspiriertes Design schafft diese Balance jedoch hervorragend.

Eine wichtige Messgröße bei der Bewertung der Stärke von Robotergreifern ist das Verhältnis von Nutzlast zu Gewicht. Mit einem Gewicht von nur 0,4 Gramm können diese von Kirigami inspirierten Greifer bis zu 6,4 Kilogramm heben, was einem erstaunlichen Nutzlast-Gewichts-Verhältnis von rund 16.000 entspricht. Diese Leistung übertrifft den bisherigen Rekord von 6.400 deutlich und markiert einen bedeutenden Durchbruch auf diesem Gebiet – die schiere Stärke, Präzision und Sanftheit dieser Greifer weisen auf viele potenzielle Anwendungen hin.

Was diese Greifer auszeichnet, ist ihre überragende Festigkeit und Sanftheit sowie ihre vielseitigen Design- und Materialoptionen. Es ist möglich, die Greifer aus biologisch abbaubaren Materialien herzustellen, beispielsweise aus stabilen Pflanzenblättern. Laut Yaoye Hong, dem Hauptautor der Studie, könnte dies für Anwendungen nützlich sein, bei denen die Greifer nur für eine begrenzte Zeit verwendet werden, etwa beim Umgang mit Lebensmitteln oder biomedizinischen Materialien. Das Team demonstrierte außerdem die Fähigkeit der Greifer, scharfkantige medizinische Abfälle sicher zu handhaben, und unterstrich damit ihr Potenzial im medizinischen Bereich.

Die Forscher testeten die Greifer, indem sie sie in eine muskelgesteuerte Handprothese integrierten und zeigten so das Potenzial der Greifer, die Funktionalität von Prothesen zu verbessern. He (Helen) Huang, Mitautor der Studie, sagte: „Der neue Greifer kann nicht alle Funktionen vorhandener Handprothesen ersetzen, aber er könnte diese anderen Funktionen ergänzen.“

Das Team ist davon überzeugt, dass die potenziellen Anwendungen dieser Greifer weit über die Prothetik hinausgehen. „Wir glauben, dass das Greiferdesign potenzielle Anwendungen in Bereichen hat, die von Roboterprothetik und Lebensmittelverarbeitung bis hin zur Pharma- und Elektronikfertigung reichen“, fügte Yin hinzu. Die Forscher sind daran interessiert, mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten, um weitere reale Anwendungen für diese Technologie zu finden.

Die Entwicklung dieser von Kirigami inspirierten Robotergreifer ist ein bedeutender Fortschritt in der Soft-Robotik. Diese Greifer vereinen Stärke, Präzision und Feinheit und weisen ein breites Spektrum potenzieller Anwendungen auf, vom medizinischen Bereich bis zur Fertigungsindustrie. Durch die Möglichkeit, biologisch abbaubare Materialien zu verwenden, wird die Umweltbelastung dieser Technologie minimiert. Im Zuge der Zusammenarbeit mit der Industrie wird erwartet, dass noch mehr innovative Einsatzmöglichkeiten dieser vielseitigen Greifer entdeckt werden.

Das Bild zeigt die Inspiration für den Robotergreifer Kirigami.eine Variation von Origami, der japanischen Kunst des Papierfaltens . Beim Kirigami wird das Papier sowohl geschnitten als auch gefaltet, wodurch ein dreidimensionales Design entsteht, das sich von der Seite abhebt.

Glory ist eine äußerst sachkundige Journalistin, die sich mit KI-Tools und -Recherche auskennt. Sie hat eine Leidenschaft für KI und hat mehrere Artikel zu diesem Thema verfasst. Sie hält sich über die neuesten Entwicklungen in den Bereichen Künstliche Intelligenz, Maschinelles Lernen und Deep Learning auf dem Laufenden und schreibt regelmäßig darüber.