Weicher Roboter-Krake bewegt sich ohne Batterie

Der Octobot bewegt seine Arme mittels eines pneumatischen Systems aus kleinen Kammern und Kanälchen (pink).
Der Octobot bewegt seine Arme mittels eines pneumatischen Systems aus kleinen Kammern und Kanälchen (pink). © Ryan Truby, Michael Wehner, Lori Sanders/Harvard University
Den ersten Roboter, der ganz aus weichen, elastischen Materialien besteht und ohne Drähte oder Batterien auskommt, präsentieren US-Forscher im Fachjournal “Nature”. Das Octobot genannte Gerät bezieht seine Energie aus einer chemischen Reaktion.

Entwickelt hat den Roboter ein Team um Jennifer Lewis von der Harvard University in Cambridge. Eine neue Klasse weicher, autonomer Roboter zu schaffen, sei eine grosse Herausforderung, weil dieser weiche Bauteile anstelle der sonst üblichen Steuerungs- und Energietechnik benötige, schreiben Lewis und Kollegen.

Solche Roboter könnten Begegnungen mit Menschen sicherer machen und sich in natürlichen Umgebungen besser anpassen. Deshalb arbeiten Wissenschaftler schon länger an elastischen Robotern, doch bisher benötigten sie stets Drähte, Batterien und andere harte Bestandteile, um das Gerät zu bewegen.

Das Team um Lewis wählte einen anderen Ansatz: Der Treibstoff besteht aus Wasserstoffperoxid (H2O2), das in Wasser gelöst ist. In einer kleinen Reaktionskammer sorgen Platinpartikel als Katalysatoren dafür, dass das Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoffgas zerlegt wird.

Das Gas hat ein viel grösseres Volumen als die Flüssigkeit, in die es vorher eingebunden war. Deshalb strömt der Sauerstoff durch kleine Kanäle in die Arme des künstlichen Kraken, wo er kleine Kammern aufbläst und dadurch die Arme bewegt. Anschliessend gelangt das Gas durch kleine Schlitze ins Freie.

Der Steuerungsmechanismus besteht aus Röhren und Quetschventilen, die wie Bestandteile eines Schaltkreises funktionieren. Zwei Einheiten bewegen jeweils vier Arme, die im Wechsel angeordnet sind (zwei auf jeder Seite). Die Bewegung der Arme lässt den Roboter ein wenig hin und her wackeln und dies bisher auch nur maximal acht Minuten lang. Doch die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass im Octobot ein grosses Entwicklungspotenzial steckt.

Davon geht auch Barbara Mazzolai vom Istituto Italiano di Tecnologia in Pisa (Italien) in ihrem “Nature”-Kommentar aus. Als nächsten Forschungsschritt nennt sie ausgeklügeltere Steuerungseinheiten, die eine grössere Bewegungsreichweite erlauben würden. Auch sollten Gestaltungsregeln für weiche Roboter entwickelt und die Herstellungstechnologien verbessert werden.

Mögliche Anwendungsgebiete für weiche Roboter sind für Mazzolai die Wartung und Inspektion von Maschinen, Such- und Rettungsaktionen sowie die Erkundung unbekannter Gebiete.

Die US-Forscher entwickelten auch den Herstellungsprozess für den Octobot. Dabei geben sie Kunststoff in eine krakenartige Form. Noch vor dem Aushärten wird mit einer feinen, computergesteuerten Hohlnadel eine spezielle Tinte eingespritzt, die sich später von selbst verflüchtigt und dabei kleine Röhren hinterlässt. Durch diese Röhren strömen die Flüssigkeiten und das Sauerstoffgas.

Damit die Hohlnadel selbst keine bleibenden Spuren im Körper hinterlässt, geben die Forscher Siliziumdioxid-Nanopartikel in den Kunststoff, die für eine Art Selbstheilung sorgen.

(SDA)


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