Forscher der North Carolina State University haben miniaturisierte weiche hydraulische Aktuatoren demonstriert, die zur Steuerung der Verformung und Bewegung von weniger als einem Millimeter dicken weichen Robotern verwendet werden können. Diese Technik funktioniert auch mit Formgedächtnismaterialien und ermöglicht es Benutzern, die weichen Roboter wiederholt in eine gewünschte Form zu bringen und bei Bedarf in ihre Originalform zurückkehren zu lassen. Der Ansatz nutzt kommerziell verfügbare Mehrmaterial-3D-Drucktechnologien und Formgedächtnispolymere, um weiche Aktuatoren im Mikrometerbereich zu erstellen, die die Kontrolle sehr kleiner weicher Roboter ermöglichen. Die Roboter bestehen aus zwei Schichten: einer flexiblen Polymer- und einer Formgedächtnisschicht. Durch das Pumpen von Flüssigkeit in die Mikrofluidikkanäle erzeugen Benutzer hydraulischen Druck, der den weichen Roboter dazu zwingt, sich zu bewegen und seine Form zu ändern.
Das Muster der Mikrofluidikkanäle kontrolliert die Bewegung und die Formänderung des weichen Roboters, ob er sich biegt, dreht usw. Die Menge an Flüssigkeit, die eingeführt wird, und wie schnell sie eingeführt wird, steuert die Geschwindigkeit, mit der sich der weiche Roboter bewegt, und die Kraft, die er ausübt. Um die Form des Roboters einzufrieren, kann moderate Hitze angewendet werden, um die Form des weichen Roboters zu fixieren, selbst nachdem die Flüssigkeit aus den Mikrofluidikkanälen gepumpt wurde. Möchte man den Roboter in seine Originalform zurückversetzen, kann erneut Hitze angewendet werden. Durch Feinabstimmung der Dicke der Formgedächtnisschicht im Vergleich zur Schicht mit den Mikrofluidikkanälen können die Forscher die gewünschte Funktion erzielen.
Um die Technik zu demonstrieren, haben die Forscher einen weichen Roboter “Greifer” geschaffen, mit dem kleine Gegenstände aufgehoben werden können. Durch das Anlegen von hydraulischem Druck konnte der Greifer sich auf einen Gegenstand schließen. Durch Wärmezufuhr konnte der Greifer in seiner “geschlossenen” Position fixiert werden, selbst nachdem der Druck auf den hydraulischen Aktuator freigesetzt wurde. Der Greifer konnte dann – mit dem gehaltenen Objekt – an eine neue Position bewegt werden. Die Bewegung des Roboters kann schnell und einfach durch Anwendung von Hitze gesteuert werden. Dieser Nachweis dient als Proof-of-Concept für die neue Technik und zeigt das Potenzial für Anwendungen in Bereichen wie kleinen weichen Robotern, Formveränderungsmaschinen und biomedizinischer Technik.