Forscher entwickeln künstliche Muskeln für Roboter und Prothesen

Zürcher Forschende haben künstliche Muskeln für Roboter verbessert. Sie brauchen eine geringere elektrische Spannung als bisherige Modelle, wie die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) in einer Mitteilung vom Dienstag schrieb.

Dadurch lassen sie sich laut der Hochschule problemlos anfassen und sind wasserdicht.

Künstliche Muskeln funktionieren im Prinzip wie natürliche Muskeln: Bei einem elektrischen Impuls ziehen sie sich zusammen. Im Gegensatz zu ihrem natürlichen Gegenstück bestehen die künstlichen Muskeln allerdings nicht aus Zellen und Fasern, sondern aus einem Beutel, der mit Öl gefüllt.

Am Beutel befinden sich Elektroden, die beim Anlegen einer hohen Spannung gegensätzliche Ladungen erzeugen. Sie drücken das Öl dann in einen elektrodenfreien Bereich des Beutels hinein. Dadurch zieht sich der Beutel ähnlich wie ein biologischer Muskel zusammen.

Bisherige Modell brauchten laut der ETH Zürich dafür eine Spannung von sechs- bis zehntausend Volt. Zum Vergleich: Aus Schweizer Steckdosen kommt Strom mit einer Spannung von 230 Volt. Um auf diese Spannung zu kommen, mussten die bisherigen künstlichen Muskeln an grosse, schwere Spannungsverstärker angeschlossen werden, wie die ETH Zürich schrieb. Sie funktionierten ausserdem nicht in Wasser und waren auch für Menschen nicht ganz ungefährlich.

Der von ETH-Forschenden im Fachblatt «Science Advances» vorgestellte künstliche Muskel wird über ein kleines, batteriebetriebenes Netzteil mit 900 Volt Spannung versorgt. Akku und Netzteil wiegen zusammen nur 15 Gramm. Mögliche Anwendungen sehen die Froschenden in neuartigen Robotern, Prothesen oder sogenannten Wearables, also am Körper getragene Technologien.

Zu verdanken habe der künstliche Muskel seine verbesserten Fähigkeiten einer neuen Hüllenstruktur. Im Gegensatz zu bisherigen künstlichen Muskeln liegen die Elektroden bei den neu entwickelten nicht aussen an der Hülle, erklärte die ETH. Die Hülle bestehe stattdessen aus verschiedenen Schichten. Zudem verwendet die Forschenden ein Material, das verhältnismässig hohe Mengen an elektrischer Energie speichern kann.