Flexibel und stark: Künstliche Muskeln
Die Zukunft des elektrischen Antriebes

Einer der weltweit modernsten menschenähnlichen Roboter heißt Nao, ist etwa 60 Zentimeter groß und fünf Kilogramm schwer. Für einen Roboter sind seine Bewegungsmöglichkeiten beachtlich, beispielsweise kann er nach dem Umfallen selbständig wieder aufstehen. Nao entblößt aber dennoch die beschränkten Möglichkeiten aktueller menschlicher Technik, wenn man betrachtet, wie agil, reaktionsschnell und flexibel beispielsweise Äffchen der gleichen Größe sind. Ein Grund für diese Unterschiede ist, dass die meisten Roboter traditionelle Elektromotoren für ihren Antrieb nutzen, während Säugetiere leichtgewichtige Muskeln aufweisen, die zugleich leistungsstark und flexibel sind.

Animation: Aufbau und Funktionsprinzip von künstlichen Muskeln. Schwerpunkt am Bionicum Forschung bildet die automatisierte Fertigung und Modellierung von zusammengesetzten Muskel-Stapeln. Grundlagenforschung zu künstlichen Muskeln erfolgt unter anderem am Fraunhoferinstitut ISC in Würzburg.

Von der Grundlagenforschung zur Anwendung

In der Grundlagenforschung ist es nun gelungen, Kunststoffe zu entwickeln, die sich auf elektrische Anregung hin zusammenziehen, ähnlich wie Muskeln. Allerdings konnten diese künstlichen Muskeln bisher noch nicht bis zur industriellen Einsatzreife entwickelt werden.

Ziel des Projektes „künstliche Muskeln“ im Rahmen des Bionicums ist es nun, die elegante und energieeffiziente Bewegungsweise von Tieren über künstliche Muskeln in die technische Anwendung zu bringen. An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg werden dazu im Rahmen des Bionicums Struktur, Produktionsprozesse, Steuerung und Anwendbarkeit der künstlichen Muskeln erforscht und so optimiert, dass sie möglichst bald erste gewöhnliche Antriebe in der Robotik durch künstliche Muskeln ersetzen können.

Roboter für den Umgang mit Menschen

Die erwarteten Ergebnisse der Forschung sollen dazu führen, dass Roboter leichter und sicherer werden, sodass sie zum Beispiel auch in der Krankenhaustechnik in direkter menschlicher Umgebung eingesetzt werden können. Die Ergebnisse sollen aber auch Alternativen liefern, die im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren deutlich nachhaltiger sind, was den Einsatz von Rohstoffen bei der Herstellung und den Verbrauch von Energie während des Einsatzes angeht.