Japan entwickelt künstliche Muskeln für Roboter

Japanische Wissenschaftler haben erfolgreich einen neuen Typ künstlicher Muskeln mit ringförmiger Struktur entwickelt, der in der Robotik und anderen Bereichen eingesetzt werden kann.

Eine von japanischen Forschern entwickelte „biohybride“ Roboterhand – Foto: JIJI

Bisher konnten künstliche Muskeln nur schwach kontrahieren und leicht vibrieren, aber der künstliche Muskel, den das Team diesmal entwickelt hat, kann sich durch elektrische Stimulation stark zusammenziehen und die doppelte Kraft wie zuvor erzeugen.

Es wird erwartet, dass dieser künstliche Muskel als Energiequelle für Roboter oder zum Testen der Wirksamkeit von Medikamenten zur Behandlung von Muskelerkrankungen eingesetzt werden könnte.

Die Forschungsergebnisse wurden in der internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Diese Art von künstlichem Muskel wird durch die Kultivierung von aus Menschen gewonnenen Muskelzellen hergestellt. Um eine hohe Kraft zu erzeugen, optimierte das Forschungsteam der Universität Tokio die Kulturbedingungen, sodass die Muskelzellen in die gleiche Richtung wachsen.

Durch die Anordnung der Muskelzellen in hoher Dichte gelang es ihnen, ein Phänomen der „starken Kontraktion“ zu erzeugen – etwas, das bei früheren ringförmigen Muskelgeweben schwer zu erreichen war – wodurch der künstliche Muskel kontrahieren und große Kräfte erzeugen konnte.

Der schlaufenförmige künstliche Muskel lässt sich wie ein Angelhaken an verschiedenen Teilen befestigen und dient als Kraftquelle, die sich durch elektrische Stimulation zusammenziehen und dehnen lässt. Das Team baute einen einfachen Roboterarm mit diesem künstlichen Muskel und setzte ihn erfolgreich ein, um mithilfe elektrischer Stimulation ein leichtes Kunststoffteil unter Wasser aufzuheben. Sie gehen davon aus, dass die gleichzeitige Verwendung mehrerer künstlicher Muskeln noch mehr Kraft erzeugen könnte.

Zukünftig plant das Forschungsteam die Entwicklung künstlicher Muskeln mit höherer Kraftleistung. Das „Training“ von kultivierten Muskelzellen durch Krafteinwirkung ist zwar eine Möglichkeit, doch im Vergleich zum menschlichen Muskelaufbau verläuft das Wachstum deutlich langsamer. Daher sucht das Team weiterhin nach optimalen Kulturbedingungen und Stimulationsmethoden, um künstliche Muskeln mit etwa zehnmal höherer Kraft als bisher zu entwickeln.

Roboter, die solche biologischen Teile verwenden, werden als „Biohybridroboter“ bezeichnet. Sie besitzen die Vorteile der Selbstheilungsfähigkeit und einer hohen Empfindlichkeit, weshalb von ihnen zahlreiche industrielle Anwendungen erwartet werden.

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VNA

Quelle: https://tuoitre.vn/nhat-ban-phat-trien-co-nhan-tao-cho-robot-20250725125751893.htm