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Weicher Roboter mit wechselnden Gangarten

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Roboter werden überwiegend aus harten Materialien wie Metall und Kunststoff gebaut. Ihr Design orientiert sich häufig an Lebewesen mit einem inneren oder äußeren Skelett. Solche starren Strukturen können jedoch den Einsatzbereich der Roboter einschränken, ihre Kontrolle erschweren sowie Gewicht und Preis in die Höhe treiben. Ein vollständig aus weichem, elastischem Material konstruierter Roboter, den Wissenschaftler der Harvard University jetzt in der Zeitschrift PNAS vorstellen, könnte hier neue Perspektiven eröffnen.

Die Forschungsgruppe um George M. Whitesides orientierte sich hierfür an Lebewesen, die ohne Skelett auskommen, wie Kalmare, Seesterne oder Würmer. Ziel war es, einen ähnlich gestalteten, mobilen Roboter zu realisieren. Dabei ging es in erster Linie darum, einige der Bewegungen und Fähigkeiten weicher Lebewesen zu reproduzieren, nicht aber unbedingt auf die gleiche Weise wie diese Organismen.

Es gebe noch kein synthetisches Äquivalent zu Muskeln, schreiben die Forscher. Ihr Roboter wird daher pneumatisch gesteuert. Hierfür wurden in eine dehnbare Hülle aus Ecoflex Kanäle für Druckluft eingebettet und diese Hülle wiederum mit einer nicht dehnbaren Schicht aus Polydimethylsiloxan verbunden. Die Kombination aus dehnbarem und nicht-dehnbarem Material führt dazu, dass sich der pneumatische Kanal bei Druck krümmt.

Auf diese Weise gelang es, einen einfachen Vierbeiner zu konstruieren, der sich auf unterschiedliche Weise fortbewegen kann. Je nachdem, in welcher Reihenfolge die pneumatischen Kanäle aufgeblasen und geleert wurden, konnte der Roboter wie ein Wurm kriechen, Bein für Bein bewegen oder sogar durch einen nur zwei Zentimeter hohen Spalt gleiten.

Zunächst ist das nicht viel mehr als eine Machbarkeitsstudie. Von einer Anwendungsreife sind weiche Roboter noch weit entfernt. Die Forscher vermuten, dass die Entwicklung weicher Roboter zunächst stärker bei den Materialwissenschaften und der Chemie angesiedelt sein dürfte als beim Maschinenbau. Neue Materialien und Strukturen dürften die Möglichkeiten solcher Roboter noch erheblich erweitern, ihre Empfindlichkeit gegenüber spitzen und scharfen Objekten verringern und ihre Tragfähigkeit erhöhen. Eine besondere Herausforderung dürfte die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Kontrolle solcher Roboter sein.

Sieht aus wie ein sechsbeiniger Ameisenbär: Ant-Roach stampft mehr als das er läuft. Dafür kann er vier Personen tragen.

Einen ähnlichen Prototyp hat der Hersteller Otherlab im Rahmen eines DARPA-Forschungsprojektes entwickelt. Der sechsbeinige Laufroboter Ant-Roach kann mehrere hundert Kilo tragen. (Hans-Arthur Marsiske) / (dab)

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