Roboter mit Sprungfähigkeiten: Neue Chancen für Geländeerforschung?
Forscher der University of Illinois haben einen Roboter entwickelt, der erstaunliche Sprünge von bis zu 60-facher Körperlänge machen kann. Das Besondere daran ist, dass der Roboter von einer Angelschnur angetrieben wird, die als künstlicher Muskel fungiert. In ihrer Studie „Miniaturisierte, weich springende Roboter hergestellt durch additive Fertigung“ haben die Forscher die Sprungbewegungen von insektengroßen Robotern untersucht, die mittels 3D-Druck hergestellt wurden.
Die Ergebnisse dieser Studie sind bahnbrechend und werfen die Frage auf, ob solche winzigen Roboter in der Lage sind, schwieriges Gelände zu bewältigen und an Orten Untersuchungen durchzuführen, die für Drohnen unzugänglich sind. Dies wäre von großer Bedeutung, da der Roboter dadurch gezielte Mobilität erlangt und in der Lage ist, anspruchsvolles Gelände zu überwinden.
Professor Sameh Tawfick, Leiter der Studie, erklärt: „Unser Roboter kann von einem Punkt zum anderen springen und dabei ein Gelände überwinden, das anspruchsvoller ist als seine eigene Größe.“ Bisher waren die begrenzten Möglichkeiten der Herstellung und die beschränkte Verfügbarkeit von Materialien und Miniaturaktuatoren ein Hindernis für die Entwicklung von insektengroßen Robotern mit hoher Sprungleistung. Das Team war gezwungen, sowohl die Herstellungsprozesse als auch den Muskelaktuator von Grund auf zu entwickeln.
Der Sprungmechanismus des Roboters ist von der Bewegung einer Heuschrecke inspiriert. Der künstliche Muskel besteht aus einer aufgerollten, wärmebehandelten Nylon-Angelschnur, die in einem leichten Elastomerkörper eingebettet ist. Um diese winzigen Spulen herzustellen, haben die Forscher spezielle Maschinen entwickelt.
Insgesamt haben die Forscher 108 verschiedene Versionen des Roboters entwickelt und getestet, die mittels additiver Fertigung hergestellt wurden. Der kleinste Roboter maß gerade einmal knapp 12 mm und wog lediglich 0,216 g. Dennoch war er in der Lage, das 60-fache seiner eigenen Körpergröße in horizontaler Richtung zu springen.
Der roboterähnliche Insekt könnte in Situationen eingesetzt werden, in denen biologische Heuschrecken unerwünscht sind, zum Beispiel auf landwirtschaftlichen Nutzflächen. Es besteht die Möglichkeit, diese Roboter mit Sensoren auszustatten, um Umweltdaten zu erfassen und landwirtschaftliche Flächen zerstörungsfrei zu untersuchen. Die gesammelten Daten könnten dann genutzt werden, um den Zustand des Ackers zu analysieren und Maßnahmen zur Erhaltung durchzuführen. Die Forscher haben die Vorstellung, dass die Daten erfasst werden können, sobald der Roboter eine Pflanze berührt. Laut Tawfick können diese Roboter Orte erreichen, die derzeit für Drohnen unzugänglich sind, und somit Daten über Pflanzen sammeln.
Dank ihrer kostengünstigen Massenproduktion können diese Roboter in großen Mengen hergestellt werden, was ihnen einen erheblichen Vorteil bei der Erfassung als Flotte verschafft. Als nächster Schritt beabsichtigen die Ingenieure, die Effizienz der Sprünge und die Planung der Bewegungen zu optimieren, um sicherzustellen, dass die Batterielaufzeit maximiert wird und der Roboter sein Ziel möglichst schnell erreicht. Darüber hinaus möchten die Forscher die Unsicherheitsfaktoren erforschen, die durch die Bewegung des Sprungs entstehen. Ihr Ziel ist es, in der Zukunft eine kleine Mission zu realisieren, bei der der Roboter mehrere Sprünge ausführt, bis er ein vordefiniertes Ziel erreicht.
Die Forscher hoffen, dass andere Wissenschaftler das in ihrer Studie verwendete theoretische Modell nutzen können, um ihre eigenen Fortschritte bei der Entwicklung von Weitsprungrobotern voranzutreiben.
Schlagwörter: Insektengroßer Roboter + Künstlicher Muskel + Geländeüberwindung
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