MIT Forscher stellen transparente Hydrogel-Roboter am 3D-Drucker her

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Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben gel-basierte, transparente Roboter aus Hydrogel hergestellt. Um deren Fähigkeiten zu demonstrieren wurden die Roboter so gesteuert, dass sie Fische fangen und wieder frei lassen. Zukünftig könnten diese Hydrogel-Roboter bei chirurgischen Eingriffen zur Anwendung kommen.

Hydrogels sind weich, biokompatibel und bestehen zum Großteil aus Wasser. Dies macht das Material verträglicher mit Organen. Über eine Zusammenarbeit mit Medizinern will das MIT-Forscherteam Greifvorrichtungen aus Hydrogel entwickeln, die einen sanfteren Ansatz in der Chirurgie ermöglichen.

Die mittels 3D-Druck und Laserschneiden hergestellten, holen  Strukturen wurden zu kleinen Röhren verbunden und an externe Pumpen angeschlossen. Um diese bewegen und kontrollieren zu können wurde Wasser in die Hohlräume gepumpt. Je nach Konfiguration der Roboter strecken oder ziehen diese sich zusammen. Dabei entstehen Kräfte von einigen Newton innerhalb einer Sekunde.

Bei Testläufen mit verschieden konstruierten Modellen der Roboter stellten die Forscher fest, dass die Strukturen bis zu 1.000 wiederholten Zyklen stand hielten ohne zu reißen oder zu zerplatzen. Außerdem waren die Roboter unter Wasser gegen farbigen Hintergrund kaum sichtbar, ganz im Gegenteil zu anderen Materialien wie beispielsweise Gummi, der bei Soft-Robotik zum Einsatz kommt.

Ein mit seinen Greifarmen der Hand ähnlicher Hydrogel-Roboter wurde bei Testversuchen mit Goldfischen eingesetzt. Durch das in die „Finger“ gepumpte Wasser konnten dieser geöffnet und geschlossen werden und war so in der Lage den Fisch zu fangen und festzuhalten.

Leiter des MIT-Forscherteams, Professor Xuanhe Zhao, erklärt, dass der Roboter bei dem Vorgang den Fisch nicht zerdrückt oder verletzt:

“[The robot] is almost transparent, very hard to see. When you release the fish, it’s quite happy because [the robot] is soft and doesn’t damage the fish. Imagine a hard robotic hand would probably squash the fish.”

“We want to pinpoint a realistic application and optimize the material to achieve something impactful,” fügt MIT Absolvent Hyunwoo Yuk hinzu “To our best knowledge, this is the first demonstration of hydrogel pressure-based acutuation. We are now tossing this concept out as an open question, to say, ‘Let’s play with this.’”

Die Studie mit dem Titel „Hydraulic hydrogel actuators and robots optically and sonically camouflaged in water“ wurde in Nature Communications publiziert.