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Die unzerstörbare Roboter-Kakerlake

Wissenschaftler haben einen kleinen Roboter konstruiert, der nicht nur ähnlich flink ist, wie Insekten, sondern gleichzeitig deutlich widerstandsfähiger.

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(Bild: Berkeley)

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Ein amerikanisch-chinesisches Forschungsteam hat einen insektengroßen Roboter konstruiert, der nicht nur hinsichtlich der Geschwindigkeit mit seinen biologischen Vorbildern vergleichbar ist. Er lässt sich auch ebenso schwer außer Gefecht setzen.

Mobilität und Robustheit sind die beiden Herausforderungen, deren Bewältigung sich die Wissenschaftler von der University of California at Berkeley, der Tsinghua University und der Beihang University vorgenommen hatten. Gemessen an der Körpergröße zählten Insekten zu den schnellsten Lebewesen der Erde, schreiben sie in Science Robotics. Derzeitiger Rekordhalter sei die Milbe Paratarsotomus macropalpis, bei der über 300 Körperlängen pro Sekunde gemessen worden seien.

Ganz so schnell ist ihr Roboter nicht, lässt mit seinen 20 Körperlängen pro Sekunde aber alle anderen Roboter seiner Größenklasse hinter sich und kann durchaus mit Kakerlaken mithalten. Das 3 Zentimeter lange und 1,5 Zentimeter breite Laufwunder besteht aus einer flachen Scheibe des piezoelektrischen Materials Polyvinylidenfluorid (PVDF), die mit einem elastischen Kunststoff beschichtet und an der Vorderseite mit einem Bein ausgestattet ist. Beim Anlegen eines Wechselstroms biegt und streckt sich die Scheibe in der Frequenz des Stroms und der gesamte Mechanismus bewegt sich vorwärts. Ähnlich wie bei einer Kakerlake vollzieht der Massenschwerpunkt des Roboters dabei eine wellenartige Bewegung.

Unzerstörbare Roboter-Kakerlake - Berkeley Research (Quelle: Berkeley Research)

Der Roboter ist nicht nur schnell, sondern auch kräftig. Im Laborexperiment konnte er Steigungen bis zu 15,6 Grad mit einer Körperlänge pro Sekunde bewältigen. Bei einem Eigengewicht von 0,064 Gramm konnte der Roboter eine Erdnuss und damit das Sechsfache seines eigenen Körpergewichts transportieren und erreichte immer noch etwa drei Körperlängen pro Sekunde.

Wohl am beeindruckendsten ist aber die Robustheit des kleinen Roboters. "Vielleicht haben Sie schon erlebt, dass sie den Fuß etwas hin und her drehen müssen, wenn Sie auf eine Kakerlake treten", sagt Berkeley-Professor Liwei Lin. "Ansonsten kann sie überleben und rennt weg." Aufgrund ihres weichen Panzers könne eine Kakerlake eine Belastung mit dem 900-fachen ihres eigenen Körpergewichts ohne Schädigung überstehen. Das wird durch den Roboter um ein Vielfaches überboten: Er hat mit dem Tritt eines 59,5 Kilogramm schweren Menschen sogar das Millionenfache des eigenen Gewichts ausgehalten – und ist danach einfach weitergelaufen.

Einen Roboter mit solchen Nehmerqualitäten kann man sich gut bei der Suche nach Überlebenden in Erdbebengebieten vorstellen. Um ihn für solche Einsätze fit zu machen, wollen die Forscher ihn als nächstes mit bordeigener Energieversorgung und Sensorik ausstatten. Außerdem müsse die Steuerung seiner Bewegungen noch verbessert werden. (mho)