Flüssige Zahnräder: Revolution für Roboter und Cobots

Eine neue Methode zur Kraftübertragung ohne feste Bauteile könnte die Robotik grundlegend verändern. Forscher haben ein System aus „flüssigen Zahnrädern“ entwickelt, das Bewegung allein durch Strömung überträgt.

Veröffentlicht: Sonntag, 18. Januar 2026

Die Mechanik steht vor einem Paradigmenwechsel. Forscher der New York University haben ein Getriebe entwickelt, das völlig ohne Zahnräder auskommt. Statt auf ineinandergreifende Metallteile setzt das System auf Fluidströmung, um Drehmoment zu übertragen und Drehzahlen zu steuern. Diese Entdeckung könnte die Konstruktion von Robotern, insbesondere von weichen Robotern und kollaborativen Cobots, neu definieren. Gerade dort, wo Sicherheit und Feingefühl im Umgang mit Menschen oder empfindlichen Objekten entscheidend sind, bietet die kontaktlose Kraftübertragung enorme Vorteile.

Getriebe ohne Berührung: Der Schlüssel zur Sicherheit

Das revolutionäre Prinzip: Bewegung wird ausschließlich durch die Dynamik einer Flüssigkeit übertragen. Im Gegensatz zu konventioneller Technik entfallen dabei jegliche festen Kontaktpunkte zwischen mechanischen Teilen. Das beseitigt nicht nur typische Schwachstellen wie Verschleiß und die Notwendigkeit von Schmiermitteln. Vor allem eliminiert es gefährliche Quetschstellen – ein entscheidender Fortschritt für Cobots, die direkt mit Menschen interagieren.

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Die Forscher sehen in diesem Ansatz eine Neuerfindung des Getriebes an sich. Die Abwesenheit sich berührender Teile verspricht langlebigere und wartungsärmere Systeme. Doch die größten Potenziale liegen anderswo.

Der Traum von weichen Robotern rückt näher

Für die Entwicklung von pneumatischen und hydraulischen Soft Robots könnte das Konzept der Flüssigzahnräder der entscheidende Durchbruch sein. Es ermöglicht eine „verteilte Aktuation“. Das bedeutet: Ein Netzwerk dieser fluidischen Getriebe kann Strömung und Drehmoment flexibel über verschiedene Abschnitte eines Roboterkörpers lenken.

Statt an jedem Gelenk separate, schwere und starre Getriebe zu verbauen, könnten Designer weiche, silikonbasierte Gliedmaßen durch einen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf antreiben. So ließe sich die Bewegung weicher Roboter dramatisch verbessern und der natürlichen, geschmeidigen Bewegung von Lebewesen annähern. Ingenieure gewännen eine völlig neue Methode, Bewegung zu formen, ohne durch sperrige Hardware eingeschränkt zu sein.

Adaptive Steuerung durch einfache Anpassung

Die Flexibilität des Systems geht über Sicherheit und Haltbarkeit hinaus. Während das Übersetzungsverhältnis bei einem mechanischen Getriebe nur durch aufwendigen Austausch von Teilen geändert werden kann, ermöglicht die Flüssigkeitslösung eine instantane Anpassung. Ingenieure könnten das Getriebeverhalten einfach durch Regulierung der Fließgeschwindigkeit oder Viskosität der Flüssigkeit verändern.

Das eröffnet die Perspektive für einen sich selbst anpassenden Antrieb – ideal für die adaptive Struktur fortschrittlicher Soft Robots. Eine weiche Roboterhand könnte nahtlos von einer schnellen Bewegung in einen kraftvollen, präzisen Griff wechseln, indem sie ihre interne Fluiddynamik moduliert. Noch sind Herausforderungen bei der Balance von Viskosität, Druck und Reaktionszeit zu meistern. Doch das Prinzip markiert eine neue Grenze in der Robotiksteuerung.

Ein neues Kapitel für die Automatisierung

Die Entwicklung kommt zu einem entscheidenden Zeitpunkt. Die Industrie fordert zunehmend Roboter, die enger mit Menschen zusammenarbeiten und ein breiteres Aufgabenspektrum bewältigen können. Die inhärente Sicherheit und Anpassungsfähigkeit weicher Robotik macht sie prädestiniert für Anwendungen in der Gesundheitsversorgung, Logistik und der empfindlichen Fertigung.

Die langfristige Vision der Forscher geht noch weiter: Viele bewegliche Stahlkomponenten könnten eines Tages vollständig durch präzise abgestimmte Flüssigkeiten ersetzt werden. Diese starre, rotierende Bewegung eines Standardmotors in geschmeidige, kontrollierte Bewegung innerhalb eines geschlossenen, flexiblen Arms zu verwandeln, würde grundlegend ändern, wie Robotersysteme designt und eingesetzt werden. Der Paradigmenwechsel hin zu einer Revolution der Fluidbewegung ist eingeleitet – sie verspricht Roboter, die lebensechter, sicherer und besser in unseren Alltag integriert sind.

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