Künstliche Robotermuskeln bilden eine Unterkategorie künstlicher Muskeln, die biologisch stimulierte Bewegungen ausführen können. Diese Robotersysteme führen eine große Bandbreite an Bewegungen aus, darunter inhärente Nachgiebigkeit, Kraft-Gewichts-Verhältnisse und viele andere. Diese Arten von künstlichen Muskeln können aufgrund ihrer Erfolge bei Kontrollmethoden, Modellierung und Herstellung in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden. Sie werden häufig in medizinischen Geräten oder intelligenten Textilien eingesetzt. Dies trug dazu bei, dass der Markt über die Industriesektoren florierte. Der Markt für künstliche Robotermuskeln wächst bis 2022–2030 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 17,4 %.

Die steigende Prävalenz von Diabetes und anderen Krankheiten, die die Nachfrage nach Prothesen erhöht, hat erheblich zum Marktanteil beigetragen. Nach Angaben der International Diabetes Federation lebten im Jahr 2019 etwa 463 Millionen Erwachsene (20–79 Jahre) mit Diabetes; bis 2045 soll die Zahl auf 700 Millionen ansteigen. Bei vielen Diabetikern besteht das Risiko, Fußgeschwüre zu entwickeln, die oft zu einer Amputation führen. Auch nach Angaben der Amputee Coalition of America gelten Gefäßerkrankungen als Hauptursache für Amputationen der unteren Extremitäten.

Wie steht es auf dem Markt?

Der globale Markt für künstliche Robotermuskeln wächst mit Fortschritten und Investitionen in Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich der künstlichen Intelligenz. Ziel war es, die Lebensqualität von Amputierten zu verbessern, was zur Herstellung technologisch fortschrittlicher Produkte führte. Ein weiterer Faktor, der das Marktwachstum unterstützt, ist seine Anwendung als industrielle Aktuatoren, die auch zu einem starken Anstieg der Grafik des Marktes für künstliche Robotermuskeln führt, der im Prognosezeitraum voraussichtlich ebenfalls erheblich wachsen wird. Der Markt kann anhand der folgenden Segmente segmentiert werden:

Nach Typ 

• Piezoelektrische Aktoren
• Aktuatoren aus elektroaktivem Polymer (EAP).
• Aktuatoren aus Formgedächtnispolymeren (SMP).
• Weichfluidische Aktoren
• Andere

Nach Material 

• Ionische EAPs
• Leitende Polymere (CPs)
• Kohlenstoffnanoröhren (CNTs)
• Elektroaktive Gele
• Andere

Durch Betätigungsmechanismus

• Elektrische Feldbetätigung
• Thermische Betätigung
• Pneumatische Betätigung
• Andere

Nach Anwendungen 

• Greifer und Manipulatoren
• Laufroboter
• Biomimetische Roboter
• Humanoide Roboter
• Medizinische Roboter
• Selbstrekonfigurierbare Roboter
• Tragbare und unterstützende Roboter
• Andere

Die oben genannten Treiber führen zusammen mit Vorteilen wie geringerem Gewicht, Flexibilität, schnellerer Reaktion und leiserem Betrieb durch künstliche Robotermuskeln zu hohen Umsätzen auf dem Markt. Die mit diesen Muskeln verbundenen hohen Kosten führen jedoch zu Budgetproblemen. Darüber hinaus erhöht der Bedarf an qualifizierten Arbeitskräften die Investitionskosten, was das Marktwachstum etwas behindert.

Aufgrund ihrer hohen Effizienz, hohen Geschwindigkeit und Beanspruchung sowie einer hervorragenden Positionierungsgenauigkeit nehmen piezoelektrische Aktoren den größten Anteil unter den verschiedenen Arten robotergestützter künstlicher Muskelaktoren ein. Nach Material dominiert das Polymersegment den Markt, da sie durch elektrostatische Kräfte Dehnungen und höhere Spannungen erzeugen und in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden können. Unter allen Anwendungen haben biomimetische Roboter aufgrund ihrer umfangreichen Anwendungen in Robotern, angetriebenen Exoskeletten und industriellen Aktuatoren einen beträchtlichen Marktanteil.

Die regionale Analyse des Marktes ergab, dass Europa aufgrund von Errungenschaften in Wissenschaft und Technologie und erheblichen Fortschritten bei den Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen den Markt dominiert. Beispielsweise wurde STAMAS von Arquimea Ingeniería entwickelt, um innovative Roboterhände und -beine zu schaffen. Das Projekt umfasst den Einsatz von Aktuatoren aus Formgedächtnislegierungen (SMA) und elektroaktiven Polymeren (EAP), um Astronauten dabei zu helfen, die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf ihren Körper zu beseitigen und die Fingerbewegungen zu verbessern. Darüber hinaus haben die Forscher leistungsstarke künstliche Muskeln entwickelt, die die Trends auf dem Markt für künstliche Robotermuskeln verändert haben. Der künstliche Muskel kann sich bei Hitze ausdehnen und zusammenziehen. Andere Regionen, die einen guten Marktbeitrag leisten, sind Japan, die USA und andere. Forscher am MIT, Massachusetts, USA, entwickelten künstliche Muskeln mit hervorragender Dehn- und Gewichtheberkapazität.

Die Entwicklung eines herausragenden Produkts für jeden gewinnorientierten Ansatz erfordert minimale Unsicherheitsrisiken und maximales Wachstum. Mehrere wichtige Akteure sind an der Entwicklung künstlicher Robotermuskeln beteiligt, darunter Össur, KAISTs Creative Research Initiative Center for Functionally Antagonistic Nano-Engineering, Ottobock, Ohio Willow Wood Company, Liberating Technologies, Inc., Proteor, Chas. A. Blatchford & Sons Ltd., Environmental Robots Incorporated (ERI) und RSL Steeper Group Ltd.

Was machen Konkurrenten?

• Liberating Technologies, Inc. ist an der Entwicklung und Lieferung von Prothesen für die oberen Gliedmaßen beteiligt. VariGrip Prosthetic wurde von diesem Unternehmen entwickelt und hergestellt und bietet Unterstützung und Kontrolle für Amputierte unterhalb des Ellenbogens. Eine weitere von Liberating Technologies entwickelte Prothese wurde speziell für Oberarmamputierte entwickelt. Die Prothese heißt Boston Digital Arm System. Das Unternehmen entwickelt seit langem Prothesen für alle Altersgruppen.
• Eine Gruppe von Forschern des Creative Research Initiative Center for Functionally Antagonistic Nano-Engineering des KAIST hat einen Robotermuskel entwickelt, der aus MXene-Material besteht, das ionisch mit einem synthetischen Polymer vernetzt ist. Die Kombination sorgt für Flexibilität und erhält gleichzeitig die Kraft und Leitfähigkeit des Muskels.
• Environmental Robots Incorporated (ERI) ist ein weltweit führender Anbieter von biomimetischen Nanosensoren und Nanoaktoren, künstlichen Muskeln, Wissenschaftsbausätzen und mehr. ERI hat ein kostengünstiges Wissenschaftskit für kontraktile polymere künstliche Muskeln entwickelt, um die Technologie elektroaktiver Polymere hervorzuheben. Ziel war es, Forscher, Studenten, Ingenieure und Wissenschaftler für die Technologie chemisch aktivierter Polymere zu sensibilisieren.