Ketchupflaschen inspirieren zu einer neuen Art, sich sanft zu bewegen

Ketchupflaschen aus Kunststoff haben ein Ventil im Deckel, das sich öffnet, um Ketchup herauszulassen, und das manchmal „spritzt“, wenn die Flasche zu fest zusammengedrückt wird. Niederländische Wissenschaftler haben diesen Mechanismus kopiert, um einen Aktuator zu entwickeln, der in autonomen Soft-Robotergeräten verwendet werden könnte.

Das von einem Team der Technischen Universität Eindhoven entwickelte Gerät ist als „Hystereseventil“ bekannt. Es ahmt die Tendenz der Ketchup-Flaschenventile nach, sich schnell und wiederholt zu öffnen und zu schließen (wodurch jedes Mal etwas Ketchup herausgelassen wird), selbst wenn die Flasche sanft und gleichmäßig zusammengedrückt wird.

Eine solche Reaktion mag unerwünscht erscheinen – und das ist sie auch, in Ketchupflaschen. Bei einem Roboter besteht die Idee jedoch darin, dass, wenn Luft durch ein solches Ventil in ein weiches pneumatisches Bein oder einen Finger gepumpt würde, der Sputtervorgang dazu führen würde, dass sich das Glied wiederholt ausdehnt und zusammenzieht und sich dabei hin und her bewegt.

Darüber hinaus würde die Bewegung durch einen einfachen analogen Mechanismus und nicht durch komplexere und leistungsintensivere Elektronik ausgelöst. Es ist sogar möglich, dass die Luftpumpe durch Veränderungen in der Umgebung des Roboters ausgelöst wird, sodass keine externe Steuerung erforderlich ist.

Vereinfacht ausgedrückt besteht das Hystereseventil aus einer flachen Silikonbasis mit darin lasergeschnittenen Schlitzen. Die durch die Schlitze gebildeten Klappen bleiben geschlossen, bis der Luftdruck hinter ihnen einen bestimmten Schwellenwert erreicht. Dann öffnen sie sich und lassen die Luft ab. Dann schließen sie sich wieder und der Zyklus wiederholt sich immer wieder.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass zwei der Ventile, wenn sie an eine Pumpe angeschlossen sind, dazu neigen, sich nicht im Takt zueinander zu öffnen und zu schließen – mit anderen Worten, ein Ventil ist geöffnet, wenn das andere geschlossen ist. Unter Ausnutzung dieses Effekts schufen die Forscher einen Roboter mit weichem Körper, der mit vier abwechselnd tretenden Beinen geht. Sie haben auch eine Roboterhand geschaffen, die nacheinander mit ihren pneumatischen Fingern trommelt.

Ein Artikel über die Forschung, die von Assoc geleitet wird. Prof. Bas Overvelde und Doktorand Luuk van Laake wurden in der Zeitschrift Matter veröffentlicht. Im Video unten sind der vierbeinige Roboter und die Roboterhand in Aktion zu sehen.

Quelle: Technische Universität Eindhoven