Intelligenter Staub mit Füßen

US-Wissenschaftler haben Mikroroboter entwickelt, die sich springend fortbewegen können

Als perfide Möglichkeit einer heimlichen Überwachung hat sich das am College of Engineering der University of California, Berkeley, entstandene Projekt Smart Dust oder "Intelligenter Staub" schon lange herumgesprochen (Smart Dust). Gefördert zuerst mit Geldern von der Darpa, der Forschungsabteilung des Pentagon, und jetzt u.a. von In-Q-Tel, einer von der CIA gegründeten Investmentfirma, wird unter der Leitung von Kristofer Pister daran gearbeitet, Sensoren, einen Mikroprozessor, mit dem auch die Energie gesteuert wird, Energieversorgung (Batterien, Solarzellen oder Bewegungsenergie etc.) und eine bidirektionale Funkverbindung in einem möglichst kleinen Paket unterzubringen. Die "motes" oder Staubkörnchen, für die mit TinyOS auch ein eigenes Betriebssystem entwickelt wurde, sollen einfach dort, wo man sie zur Gewinnung bestimmter Daten benötigt, verteilt werden. Dann sollen sie in Form von Netzwerken oder Schwärmen selbständig und unauffällig ihre Überwachungsarbeit leisten (Feinkörnige Überwachung).

Mikroroboter. Bild: Pister/Bergbreiter

Sensorenschwärme, die Bewegungen, Beschleunigung, Temperatur, Vibration, Druck oder Licht messen und die Daten weiter geben, können vielen Zwecken dienen. Sie könnten, wie Pister sagt, Gebäude, Maschinen oder Raumschiffe be- und überwachen, sie könnten Alarm bei Bränden, chemischen Unfällen oder Anschlägen mit chemischen, radioaktiven oder biologischen Waffen auslösen, sie könnten für die Produktkontrolle, für den Umweltschutz und für viele andere Zwecke eingesetzt werden, nicht zuletzt auch im Dienst von Militär und Sicherheitskräften. Vielleicht lassen sich auch irgendwann Kameras und Mikrofone schrumpfen oder Bilder und Töne aus den Daten massiv verstreut arbeitender intelligenter Staubpartikel erzeugen.

Die Vorstellung, dass vielleicht irgendwann einmal jedes vermeintliche Staubkorn, das durch die Luft schwebt, zum Fenster herein fliegt, auf den Möbeln oder auf dem Boden liegt oder mit der Kleidung mit herumgetragen wird und zahlreiche unterschiedliche Daten sammeln kann, ohne dass wir dies bemerken und verhindern können, ist schon höchst unerfreulich, auch wenn die intelligenten Staubkörner, einmal verteilt, immobil bleiben oder nur etwa durch Luftbewegungen zufällig ihre Orte wechseln.

Noch ist alles eine Frage der Größe. Pister strebt eine Partikelgröße von einem Millimeter an, aber versucht nun die "motes" zu sich selbst organisierenden Mikrorobotern zu erweitern, die sich auch fortbewegen können. Dann könnten die winzigen Maschinen, zu Hunderten und Tausenden ausgesetzt, auch eine Umgebung systematisch erkunden. Die Mikroroboter könnten nicht nur Daten miteinander austauschen und teilweise verarbeiten sowie Daten an einen größeren Rechner senden, sie könnten auch durch Versenden von Datenpaketen ein Upgrade erhalten oder umprogrammiert werden, vielleicht sogar aus der Ferne als Schwarm gesteuert werden.

Pister hat nun in Zusammenarbeit mit Sarah Bergbreiter als Prototyp noch verhältnismäßig große Partikel gebaut entwickelt, die mit Solarenergie arbeiten und sich durch Hüpfen fortbewegen können (alternativ wurde auch an anderen Mikrorobotern geareitet, die sich mit den zwei Beinen vorwärts bewegen können).

Der Antriebsmechanismus. Bild: Bergbreiter

Die Mikroroboter mit einer Länge von 8,5 und einer Breite von 4 mm haben zwei Füße und sind noch fürs Gehen und Krabbeln zu schwer, dafür aber können sie hüpfen, immerhin 200 mm hoch. Gesteuert werden die "Beine" von einem logischen Chip, winzige Solarzellen versorgen ihn und die Motoren mit Energie. Die winzigen "inchworm"-Motoren bewegen wiederholt einen Haken, der ein 9 Mikrometer dickes und 2 mm langes Gummiband spannt, das den Schub für die Sprünge erzeugt. Nach einem Sprung ist es im Augenblick freilich noch Schluss mit der Bewegung, weil der Haken verrutscht, wenn die Füße sich vom Boden abstoßen. Das könne man aber durch kleine Veränderungen angeblich leicht beheben, meint zumindest Bergbreiter, die den Bewegungsmechanismus entwickelt hat.

Die Beine der Mikroroboter. Bild: Pister/Bergbreiter

Ziel ist es, die Mikroroboter möglichst billig, etwa zu einem Stückpreis von einem Dollar, industriell fertigen und anbieten zu können. Ihre wahren Potenziale sollen sie nämlich als eine Art Roboterameisen erst in großen, kooperierenden Schwärmen entfalten.

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