萨尔大学的一个研究团队正在萨尔布吕肯机电和自动化技术中心 (Zema) 研究一种基于智能聚合物的新型智能机器人手臂。智能聚合物系统技术使新型软机器人工具比当今的刚性技术组件更轻、更灵活、更灵活。该团队包括 Stefan Seelecke 教授和 Gianluca Rizzello 初级教授。
创造人造肌肉的新材料
制造这些新的、柔软的机械臂的材料被称为“介电弹性体”，这是聚合物的一个亚种。萨尔布吕肯的研究人员使用这种复合材料来制造人造肌肉和神经。这种材料的特殊性质使其能够按照自然的例子工作：弹性体可以被压缩并再次恢复其原始形状，即它们再次拉伸。
我们用电极在两侧打印弹性体。我们施加电压，吸引电极并压缩弹性体，同时扩大其表面，Rizzello 解释说。因此，弹性体可以像肌肉一样收缩和伸展。我们将此属性用作执行器，即作为驱动器，里泽洛说。通过改变电场，工程师使弹性体以高频振动，执行无限强大的提升运动，甚至保持在任何所需的位置。
灵活的机械臂
研究人员现在正在用许多这些小肌肉组装灵活的机械臂。排列在机器人触手中，它们的相互作用确保它可以像章鱼的触手一样向各个方向弯曲和蛇行：与当今机器人笨重而僵硬的机器人关节不同，后者像人类一样只允许在某些方向上运动，对这个触手的自由没有限制。触手原型应该会在大约一年内面世。
Gianluca Rizzello 是将智能融入塑料的专家。它为机器人大脑（即控制单元）提供必要的输入，使其能够智能地移动手臂——这是一项极其艰巨的任务。这些系统比今天的机械臂更复杂。与传统的机电系统相比，使用人工智能控制基于聚合物的组件要困难得多，Rizzello 解释说。
充当神经的弹性体肌肉
弹性体肌肉也充当系统的神经：它们本身具有传感器特性。因此，该机械臂无需任何附加传感器即可工作。弹性体的每一次变形，其几何形状的每一次变化，都会引起电容的变化，并且可以分配给精确的测量值。
有了这些值，运动序列可以被精确地建模和编程：研究的重点是为此目的开发智能算法，以训练新型机器人触手执行其所需的行为。我们正在努力了解哪些物理特性是聚合物行为的基础。我们对它了解得越多，我们就能设计出更精确的算法来控制它们，Rizzello 说。
可扩展技术
该技术具有可扩展性：例如，它可用于医疗器械的精细触手，也可用于大型工业机器人。与今天的机器人手臂不同，它们必须以相当大的重量对抗重力，这些机器人手臂将很轻。它们不需要马达、液压系统或压缩空气，只能靠电力工作。
弹性体肌肉的形状可以适应各自的需要。他们也只需要很少的能量。根据容量，这些只是微安范围内的电流。这使得我们目前正在研究基本原理的机器人技术既节能又经济，Stefan Seelecke 解释道。