Purdue University: Forscher haben weiche Roboter für die Altenpflege entwickelt
15. April 2019West Lafayette, 13.4.2019
Die Zahl der älteren Menschen – die 60 Jahre oder älter sind – wird sich bis 2050 mehr als verdoppeln und wächst schneller als alle jüngeren Altersgruppen auf der ganzen Welt.
Dieser Trend geht einher mit einer steigenden Nachfrage nach Pflegekräften, die in der Lage sind, eine 24-Stunden-Betreuung nicht nur in Krankenhäusern oder Pflegeheimen, sondern auch in Privathäusern und Wohnungen anzubieten. Doch die sind schon jetzt knapp.
Vor diesem Hintergrund wurden Betreuungsroboter programmiert. Sie können Fragen stellen, die eine Krankenschwester stellen würde. Außerdem können sie Patienten vor Stürzen bewahren. Es wird erwartet, dass diese Roboterassistenten – mit weiteren Fähigkeiten ausgestattet – zunehmend marktfähig werden. Bis 2045 so die Prognosen, dürften 450.000 von ihnen weltweit im Einsatz sein. Denn nicht nur in den USA werden die Pflegekräfte knapp.
„Leider verhindert die äußere harte und unflexible Struktur der heutigen Betreuungsroboter eine sichere und schmerzfreie Mensch-Roboter-Interaktion und beschränkt ihre Unterstützung darum auf bloße soziale Interaktion und nicht auf physische Interaktion“, sagte Ramses Martinez, Assistenzprofessor an der School of Industrial Engineering und an der Weldon School of Biomedical Engineering an der Purdue’s College of Engineering. Er hat sich gefragt: „Würdest du Babys oder körperlich und geistig behinderte alte Menschen in den Händen eines Roboters lassen?“ Diese Frage wird meistens verneint. Doch es gibt erste bedeutende Fortschritte. Neue Entwicklungen in der Materialwissenschaft machen die Herstellung von Robotern mit deformierbaren Körpern oder die Fähigkeit, sich bei Berührung flexibel anzupassen, möglich. Doch andererseits stellen das komplexe Design, die Herstellung und die Steuerung von Softrobotern noch ein Hindernis für den breiteren und kommerziellen Einsatz dar.
Nun haben Martinez und andere Forscher der Purdue University eine neue Konstruktionsmethode entwickelt, die vielversprechend ist. Sie machen die effiziente Konstruktion und Herstellung von Softrobotern mit einem 3D-Drucker möglich. Der Designprozess besteht aus drei Schritten. Zuerst erstellt ein Benutzer eine computergestützte Konstruktionsdatei mit der Form des Roboters. Der Benutzer malt dann die CAD-Datei, um zu zeigen, in welche Richtung sich die verschiedenen Gelenke des weichen Roboters bewegen. Ein schneller Computeralgorithmus benötigt einige Sekunden, um das CAD-Modell in eine 3D-Architektur-Soft Machine (ASM) zu konvertieren, die mit jedem herkömmlichen 3D-Drucker gedruckt werden kann.
Die architektonisch gestalteten weichen Maschinen bewegen sich wie Menschen, außer dass sie sich anstelle von Muskeln auf miniaturisierte Motoren verlassen, die aus Nylonschnüren ziehen, die an den Enden ihrer Gliedmaßen befestigt sind. Sie lassen sich zusammendrücken und auf mehr als 900 Prozent ihrer ursprünglichen Länge dehnen. Ein Video ist verfügbar:
„ASMs können komplexe Bewegungen wie Greifen oder Krabbeln mühelos ausführen, und diese Arbeit stellt einen Fortschritt bei der Entwicklung autonomer und leichter Softroboter dar“, sagte Martinez. „Die Fähigkeit von ASMs, ihre Körperform und ihren Gang zu verändern und sich an eine Vielzahl von Umgebungen anzupassen, hat das Potenzial, nicht nur die Pflege, sondern auch die Robotik im Katastrophenfall zu verbessern.“
Die Technologie wird durch das Purdue Office of Technology Commercialization patentiert. Die Forscher sind auf der Suche nach Partnern, um ihre Technologie zu testen und zu kommerzialisieren.
