Robotergreifer: Forscher bilden biologische Saugnäpfe von Tintenfischen nach
Wissenschaftler haben einen Saugnapf eines Tintenfischarmes künstlich nachgebildet. Damit soll eine neue Generation industrieller Robotergreifer möglich sein.
Der künstliche Saugnapf haftet sogar auf Steinen.
(Bild: University of Bristol)
Wissenschaftler der University of Bristol haben einen künstlichen Saugnapf entwickelt, der ohne Pumpen auskommt und auch auf komplexeren Objekten mit rauer Oberfläche haftet. Die Forscher sehen diese Technik als Möglichkeit an, neue Robotergreifer für industrielle Anwendungen zu entwickeln, die auch schwer handlebare Objekte manipulieren können.
An den Armen von Tintenfischen befindet sich eine Vielzahl an Saugnäpfen, die über sehr gute adaptive Saugfähigkeiten verfügen. Die Tiere können sich damit auch an zerklüfteten Felsformationen festhalten und sich auf ihnen fortbewegen. Die Forscher der University of Bristol haben das dahinterliegende biologische System untersucht und eine künstliche mehrschichtige weiche Struktur geschaffen, die mit einem Flüssigkeitssystem zusammenarbeitet, wie sie in dem wissenschaftlichen Paper "Bioinspired multiscale adaptive suction on complex dry surfaces enhanced by regulated water secretion" beschreiben, das in Proceedings of the National Academy of Sciences (PONAS) veröffentlicht ist. Das Saugersystem ahmt dabei die Muskulatur und die Schleimstrukturen eines biologischen Saugnapfes nach.
Biologische Saugnäpfe können sich an trockenen komplexen Strukturen wie etwa Felsen und Muscheln ansaugen, eine Eigenschaft, die einfache mechanische Saugnäpfe nicht haben. Die adaptive Saugkraft der biologischen Saugnäpfe geht zu einem Gutteil darauf zurück, dass sie sich gut verformen lassen. Hinzu kommt eine Schleimabsonderung als zusätzlicher Faktor, die die Haftung auf komplexen Oberflächen erhöht.
Weiche Materialien und Wasser zur Abdichtung
Die Forscher benutzen zu Nachahmung des biologischen Saugsystems einen Saugnapf aus mehrschichtigen, weichen Materialien. Der ist dadurch grob in der Lage, sich unebenen Oberflächen so anzupassen, dass undichte Öffnungen auf wenige Mikrometer schrumpfen. Diese verbliebenen offenen Stellen dichten die Wissenschaftler durch gezielte Zuführung von Wasser aus einem künstlichen Fluidsystem ab. Der Saugnapf erzielt dadurch eine lange Saugdauer auf verschiedenen Oberflächen. Das Wasser entweicht dabei nur minimal.
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"Wir glauben, dass der vorgestellte adaptive Mehrskalen-Saugmechanismus eine leistungsstarke neue adaptive Saugstrategie ist, die bei der Entwicklung von vielseitiger weicher Adhäsion hilfreich sein kann. Derzeitige industrielle Lösungen verwenden ständig eingeschaltete Luftpumpen zur aktiven Erzeugung der Saugkraft, die jedoch laut sind und Energie verschwenden", sagt Tianqi Yue, der Hauptautor der Studie ist.
"Wir glauben, dass der vorgestellte adaptive Mehrskalen-Saugmechanismus eine leistungsstarke neue adaptive Saugstrategie ist, die bei der Entwicklung von vielseitiger weicher Adhäsion hilfreich sein kann", fügt er hinzu.
Die Ergebnisse der Forschung haben großes Potenzial für industrielle Anwendungen, sind sich die Wissenschaftler sicher. Mit dem künstlichen Saugnapf könnten neuartige Robotergreifer erstellt werden, die auch unregelmäßig geformte Objekte mit rauen Oberflächen greifen können.
Die Forscher arbeiten bereits an der nächsten Version eines Saugnapfs. Ihn wollen sie intelligent machen. Dazu sollen Sensoren in den Saugnapf integriert werden, um sein Verhalten besser kontrollieren zu können.
(olb)