Fast wie Insekten: Hüpfende Mini-Roboter zwängen sich durch kleinste Ritzen

Sie bestehen hauptsächlich aus Muskeln, allerdings in der künstlichen Version. Polymermuskeln nennen sich die Strukturen, die für die Bewegungsabläufe der insektenartigen Roboter zuständig sind. Forscher an der University of Pittsburgh haben die Mini-Geräte entwickelt sie sollen sich durch kleinste Ritzen zwängen und an schwer zugänglichen Orten ihren Job erledigen.

Roboter sollen überwachen, Proben nehmen und bestäuben

Wofür sind die seltsamen kleinen Roboter da? Hauptsächlich für Überwachsungsarbeiten, zum Beispiel in eingestürzten Gebäuden, aber auch an Infrastrukturen, die für Menschen nicht zugänglich sind. Die Roboter könnten Wasserproben entnehmen und im Rahmen von Wartungsarbeiten Strukturen untersuchen. Auch die Bestäubung von Pflanzen gehört zu den Einsatzmöglichkeiten, um der Natur auf die Sprünge zu helfen. »Überall dort, wo man Zugang zu engen Räumen haben möchte, wo ein Insekt hinkommt, aber ein Mensch nicht, könnten diese Maschinen nützlich sein«, erklärt Junfeng Gao, der die Arbeit als Doktorand in Wirtschaftsingenieurwesen an der Swanson School of Engineering leitete.

Für den Hüpfantrieb genügt sehr wenig Strom

Das Laborteam holte sich seine Inspirationen von hüpfenden Käfern. Für diese winzigen Kreaturen ist das Springen über eine Oberfläche energieeffizienter als das Krabbeln. »Es ist so, als würde man einen Pfeil in einen Bogen laden und abschießen. Die Roboter halten sich fest, um Energie aufzubauen, und geben sie dann in einem impulsiven Ausbruch frei, um vorwärts zu springen«, sagt M. Ravi Shankar, Professor für Wirtschaftsingenieurwesen. Überträgt man diese Bewegungsform auf Roboter, genügt für den Antrieb sehr wenig Strom. Die Fortbewegung funktioniert auf harten Oberflächen ebenso wie auf Sand und sogar auf Wasser. Diesen kleinen Springer hält also kaum etwas auf!

»Die gebogene Verbundform des Polymermuskels ermöglicht es ihm, Energie aufzubauen, wenn er angetrieben wird. Die Art und Weise, wie die Moleküle im Muskel ausgerichtet sind, ist von der natürlichen Welt inspiriert, in der ihre kombinierte Betätigung Energie in die Struktur einbringt«, sagte Mohsen Tabrizi, Mitautor der Studie und Doktorand in Wirtschaftsingenieurwesen an der Swanson School.