Gummi lässt die Muskeln spielen Verleihung des Linzer „Wilhelm - Macke - Award“ 16.04.2009 Gummi lässt die Muskeln spielen Christoph Keplinger und Martin Kaltenbrunner Abteilung für Physik der Weichen Materie

Terminator 3 – Rebellion der Maschinen

Künstliche MUSKELN (Aktoren) Künstliche Intelligenz (ob diese Maschinen eine solche besitzen bleibt dahingestellt…) Konstruktionsmaterialien: Gewicht, Stabilität, Flexibilität,… Sensorik: Sehen, Hören, Tasten… Sind solche Roboter realisierbar? Und wenn man an Schwarzenegger denkt: Künstliche MUSKELN (Aktoren) Gewicht/Maximalkraft, Energiebedarf,… P.S.: Aktoren werden natürlich nicht nur bei Robotern eingesetzt.

Von der Science Fiction in die Vergangenheit... Wie löst man das Problem, Maschinen bewegungsfähig zu machen?

…bis zur Gegenwart

…eine elegantere Lösung…

…aber eine noch bessere Lösung liegt schon seit über 100 Jahren in den Bibliotheken!

Das Röntgen Experiment

Inkompressibilität (Volumen bleibt konstant) Coulombkraft Inkompressibilität (Volumen bleibt konstant)

Aber warum will sich der Gummi nach Entladung wieder zusammenziehen? Ein anschauliches Modell für Gummi:

 Gummi hat das Bestreben, in den Zustand max. Entropie zurückzukehren

Ein anschaulicher Vergleich… Zimmer dem Zufall überlassen - Gummiband im Ausgangszustand Arbeit ins Zimmer stecken (aufräumen) - Gummimoleküle durch die elektrostatische Kraft strecken Zimmer wieder dem Zufall überlassen - Gummiband kehrt wie Zimmer wieder in Ausgangszustand zurück

Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden Gummi dehnbare Elektroden

Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden

Funktionsprinzip von Elastomer Aktoren mit dehnbaren Elektroden

Warum ist diese Methode so gut für Aktoren geeignet? Elastomer Aktoren sind Kondensatoren variabler Kapazität  Energieeffizienz kostengünstige Ausgangsmaterialien sehr hohe Energiedichte bei geringem Gewicht Flexibilität und Elastizität der Materialen verleihen dem Aktor „Bewegungseleganz“

Warum sind solche Aktoren noch nicht im Einsatz? komplizierter Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und Deformationszustand des Elastomers benötigte Spannungen sehr hoch (kV-Bereich) diese Spannungen können das Elastomer zerstören  Verständnis der Eigenschaften der Elastomere muss verbessert werden, um geeignete Materialen zu entwickeln und Elastomer Aktoren zu optimieren

Was uns bis jetzt gelungen ist… Mathematische Modellierung Elektrische Analyse und Steuerung  Designparameter für Materialwissenschaftler und Industrie zur Optimierung der Elastomer Aktoren

Die Formeln werden zum Leben erweckt… …eine einfache Anwendung:

…die Spaß macht!

…und für eure Aufmerksamkeit! Danke… - team: …an meine Kollegen… …und für eure Aufmerksamkeit!