Gefaltet wie Origami 07.12.2017, 12:30 Uhr

Dieser künstliche Muskel gibt Robotern Superkräfte

Ein 2,6 Gramm leichter künstlicher Muskel, der das Tausendfache seines Gewichts anhebt: Das ermöglicht Falttechnik nach dem Origami-Prinzip. Kann die Erfindung von MIT-Ingenieuren in der Soft-Robotics-Branche für Furore sorgen?

Greifer hebt mit künstlichen Muskeln einen Autoreifen

Ein Greifer hebt mit künstlichen Muskeln einen Autoreifen. Die Muskeln sind in der Lage, das Tausendfache ihres Eigengewichts zu heben.

Foto: Shuguang Li/Wyss Institute/Harvard University

Müssen Roboterarme aus Metall bestehen? Nein, sie können auch Leichtgewichte sein. Um den Beweis anzutreten, haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University gebastelt. Inspiriert von Origami – die japanische Kunst des Papierfaltens – haben sie eine Kunststofffolie zu einem akkordeonähnlichen Skelett zurechtgeknickt und in einem Kunststoffbeutel versiegelt. Sobald eine Pumpe ein Vakuum erzeugt, ziehen sich Haut und Skelett auf 10 % ihrer Ursprungsgröße zusammen und erzeugen eine Hebebewegung.

So stark wie eine Stockente, die ein Auto anhebt

Der künstliche Muskel erzeugt erstaunliche Kräfte. Er wiegt nur 2,6 g, kann aber ein 2,6 kg schweres Gewicht anheben, also das Tausendfache seines Eigengewichts. Diese Relation lässt Industrieroboter alt aussehen, zeigt ein Vergleich des Onlinemagazins wired: Der Roboterarm UR10 wiegt 29 kg und hebt 10 kg schwere Gewichte, also nur knapp ein Drittel seines Eigengewichts.

Gefaltetes Kunststoffskelett versiegelt in einem Kunststoffbeutel

Das Prinzip des künstlichen Muskels ist simpel: Ein gefaltetes Kunststoffskelett, versiegelt in einem Kunststoffbeutel, zieht sich im Vakuum zusammen.

Quelle: Wyss Institute/Harvard University

Lesen Sie auch:

Der künstliche Muskel ist so stark wie eine Stockente, die ein Auto anhebt, so die Forscher. „Wir waren überrascht, wie stark die Aktoren sind“, sagt Roboter-Ingenieurin Daniela Rus vom MIT. Mit einer Steigerung des Funktionsgewichts um das Tausendfache habe man nicht gerechnet. „Es ist, als würde man diesen Robotern Superkräfte geben.“

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
AVISTA OIL Deutschland GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) im Anlagenbau AVISTA OIL Deutschland GmbH
Hannover Zum Job 
JUMO GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Strategischer Einkäufer im Bereich Mechanik (m/w/d) JUMO GmbH & Co. KG
GSI - Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH Niederlassung SLV München-Firmenlogo
Diplom-Ingenieur / Master / Bachelor (m/w/divers) GSI - Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH Niederlassung SLV München
Würzburg (Home-Office) Zum Job 
Wacker Chemie AG-Firmenlogo
Betreuungsingenieur OT-Sicherheit (w/m/d) Wacker Chemie AG
Burghausen Zum Job 
PFEIFER DRAKO Drahtseilwerk GmbH-Firmenlogo
HSE-Manager (m/w/d) am Standort Mülheim, Division Ropes & Services PFEIFER DRAKO Drahtseilwerk GmbH
Mülheim an der Ruhr Zum Job 
BORSIG ZM Compression GmbH-Firmenlogo
Mechatroniker (m/w/d) Prüffeld und Montage BORSIG ZM Compression GmbH
Meerane Zum Job 
PFEIFER DRAKO Drahtseilwerk GmbH-Firmenlogo
Produktionsleiter (m/w/d) am Standort Mülheim, Division Ropes & Services PFEIFER DRAKO Drahtseilwerk GmbH
Mülheim an der Ruhr Zum Job 
thyssenkrupp nucera-Firmenlogo
Verfahrensingenieur/Process Engineer Elektrolysetechnologien (m/w/divers) thyssenkrupp nucera
Dortmund Zum Job 
thyssenkrupp Bilstein GmbH-Firmenlogo
Software Engineer - Automotive (m/w/divers) thyssenkrupp Bilstein GmbH
Ennepetal Zum Job 
thyssenkrupp Steel Europe AG-Firmenlogo
Werkstudent:in im Bereich "Grüne Transformation" (m/w/d) thyssenkrupp Steel Europe AG
Duisburg Zum Job 
SRAM Deutschland GmbH-Firmenlogo
Design Engineer (m/f/d) SRAM Deutschland GmbH
Schweinfurt Zum Job 
Bertrandt Technologie GmbH Mönsheim-Firmenlogo
Bauteilverantwortlicher - Lichtelektronik im Sportwagen (m/w/d) Bertrandt Technologie GmbH Mönsheim
Mönsheim Zum Job 
Evangelische Kliniken Rheinland gGmbH-Firmenlogo
Bauleiter:in (m/w/d) im Gesundheitswesen Evangelische Kliniken Rheinland gGmbH
Bergisch Gladbach Zum Job 
Bertrandt Technologie GmbH Mönsheim-Firmenlogo
Ingenieur - Lichtelektronik im Sportwagen (m/w/d) Bertrandt Technologie GmbH Mönsheim
Mönsheim Zum Job 
Energie-Wende-Garching GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Technischer Leiter (m/w/d) Energie-Wende-Garching GmbH & Co. KG
Garching Zum Job 
RATISBONA Handelsimmobilien-Firmenlogo
Bauleiter für Handelsimmobilien (m/w/d) RATISBONA Handelsimmobilien
RATISBONA Handelsimmobilien-Firmenlogo
Bauzeichner im Hochbau (m/w/d) RATISBONA Handelsimmobilien
Regensburg Zum Job 
RATISBONA Handelsimmobilien-Firmenlogo
Bauingenieur für unsere Tiefbauplanung (LPH 1-5) (m/w/d) RATISBONA Handelsimmobilien
Regensburg Zum Job 
HBC Hochschule Biberach-Firmenlogo
W2-Vertretungsprofessur (m/w/d) HBC Hochschule Biberach
Biberach an der Riß Zum Job 
NORD-MICRO GmbH & Co. OHG-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik (m/w/d) Leiterplattenlayout / Baugruppenkonstruktion NORD-MICRO GmbH & Co. OHG
Frankfurt am Main Zum Job 

Muskelgröße reicht von wenigen Millimetern bis zu einem Meter

Die Muskeln sind nicht auf Hebebewegungen beschränkt. Die Forscher haben bereits Skelettstrukturen aus verschiedenen Materialien gefaltet, die beim Zusammenziehen Schraub- und Drehbewegungen ausführen. Die Skelettfalten bestimmen, wie sich die gesamte Struktur bewegt, sagt Wissenschaftler Shuguang Li vom Wyss Institut der Harvard Universität. „Im Prinzip bekommt man diese Bewegung kostenlos, ohne ein Kontrollsystem zu benötigen.“

Dreh- und Schraubbewegungen künstlicher Muskel

Der künstliche Muskel kann Objekte nicht nur anheben, sondern auch Dreh- und Schraubbewegungen ausführen.

Quelle: Wyss Institute/Harvard University

Die Tüftler haben auch schon künstliche Muskeln in den unterschiedlichsten Größen gebaut. „Wir haben sie in Größen von wenigen Millimetern bis zu einem Meter gebaut, und ihre Leistung hält auf der ganzen Linie an“, sagt Forscher Rob Wood vom Wyss Institute. „Jetzt, da wir Aktuatoren mit natürlichen Muskeleigenschaften geschaffen haben, können wir uns vorstellen, fast jeden Roboter für fast jede Aufgabe zu bauen.“

Exoskelette und Roboterarme für die Weltraumforschung

Mögliche Einsatzmöglichkeiten für die künstlichen Muskeln haben die Forscher bereits vor Augen. Rus: „Wir glauben, dass sie die Art und Weise verändern werden, wie wir Soft Robotics in Fabriken, im Haushalt und im Alltag einsetzen.“ Denkbar wäre zum Beispiel der Bau chirurgischer Miniaturgeräte, tragbarer Exoskelette oder Roboterarme für die Weltraumforschung. Für die künstliche Haut könne man Silikon verwenden, um den künstlichen Muskel hitzebeständig zu machen. „Die Möglichkeiten sind wirklich grenzenlos.“

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitet als freiberuflicher Journalist für Zeitschriften und Onlinemagazine wie die VDI Nachrichten und Ingenieur.de.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.