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Origami-Roboter entfaltet sich selbst und kriecht davon

Erst ein Scharnier, dann das nächste - bis in wenigen Minuten ein kompletter Roboter steht. Bizarr sieht es aus, wenn sich der weiße Faltkrabbler erhebt und davonläuft. Doch er ist weit mehr als ein lustiges Spielzeug: Origami-Roboter könnten Leben retten helfen.

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US-Forscher haben einen Roboter konstruiert, der sich aus einer flachen Lage Papier und Plastik selbst entfaltet und dann eigenständig davonläuft. Das Team um Prof. Rob Wood von der Harvard-Universität in Cambridge (US-Staat Massachusetts) präsentiert seine Entwicklung im Fachblatt Science. Der neue Roboter ist demnach der erste, der sich selbst aufbauen und dann ohne menschliche Hilfe eine Handlung ausführen kann.

Selbstenfaltung: der Origami-Roboter in Aktion.

(Bild: Harvard’s Wyss Institute)

Die Technik eröffne Perspektiven für eine Vielzahl von Anwendungen, betonen die Forscher. "Stellen Sie sich einen Stapel Roboter-Satelliten vor, die zusammengepresst in den Weltraum geschickt werden und sich dort selbst aufbauen", erläuterte Hauptautor Sam Felton in einer Mitteilung der Harvard-Universität.

Denkbar sind auch Rettungsroboter, die nach Erdbeben im flachen Zustand in Hohlräume geschickt werden, wo sie sich entfalten und nach Verschütteten suchen. Ebenso könnte die Technik dazu dienen, selbstaufbauende Möbel zu konstruieren oder selbstentfaltende Schutzräume für Katastrophengebiete. Insbesondere bietet die Methode eine günstige und schnelle Alternative zu herkömmlichen Konstruktionsverfahren.

Der neuartige Roboter besteht aus Papier und dem Kunststoff Polystyrol, aus dem etwa auch CD-Hüllen gemacht werden. Im Zentrum trägt er einen elektronischen Schaltkreis, der als Hirn des Roboters dient. Spezielle Scharniere verformen sich bei Hitze in zuvor programmierten Winkeln. Für den eigenen Aufbau erhitzt der Roboter die Scharniere in einer bestimmten Reihenfolge auf rund 100 Grad Celsius. Dadurch faltet er sich nach und nach aus einem flachen Bogen in die eigentliche Form.

Die Entwickler über ihren Roboter

Nach etwa vier Minuten ist das Polystyrol wieder abgekühlt und hart. Der Roboter kriecht dann mit Hilfe zweier Motoren davon. Er erreicht dabei eine Geschwindigkeit von 5,4 Zentimetern pro Sekunde und kann sich selbstständig umdrehen. Der gesamte Prozess benötigt nicht mehr elektrische Energie als in einer herkömmlichen AA-Batterie (Mignon-Zelle) enthalten ist.

"Hier haben wir ein komplettes elektromechanisches System entworfen, das in eine flache Platte eingebettet wurde", betont Felton. Für die Konstruktion ließen sich die Forscher von der japanischen Papier-Falttechnik Origami inspirieren. Eine 3D-Designsoftware namens "Origamizer" generierte die passenden Falten im Plastik, entlang derer es sich schließlich in die Roboterform faltete. "Wir haben festgestellt, dass wir so eine große Vielfalt von Strukturen und Maschinen kreieren können", berichtete Felton.

Forscher arbeiten seit längerem an sich selbst aufbauenden Robotern. Dies ist Science zufolge die erste Maschine, die sich selbst aufbauen und anschließend ohne menschliche Hilfe eine Funktion ausführen kann. (axk)