Forscher der University of Illinois haben einen Roboter entwickelt, der erstaunliche Spr\u00fcnge von bis zu 60-facher K\u00f6rperl\u00e4nge machen kann. Das Besondere daran ist, dass der Roboter von einer Angelschnur angetrieben wird, die als k\u00fcnstlicher Muskel fungiert. In ihrer Studie „Miniaturisierte, weich springende Roboter hergestellt durch additive Fertigung“ haben die Forscher die Sprungbewegungen von insektengro\u00dfen Robotern untersucht, die mittels 3D-Druck hergestellt wurden.<\/p>\n
Die Ergebnisse dieser Studie sind bahnbrechend und werfen die Frage auf, ob solche winzigen Roboter in der Lage sind, schwieriges Gel\u00e4nde zu bew\u00e4ltigen und an Orten Untersuchungen durchzuf\u00fchren, die f\u00fcr Drohnen unzug\u00e4nglich sind. Dies w\u00e4re von gro\u00dfer Bedeutung, da der Roboter dadurch gezielte Mobilit\u00e4t erlangt und in der Lage ist, anspruchsvolles Gel\u00e4nde zu \u00fcberwinden.<\/p>\n
Professor Sameh Tawfick, Leiter der Studie, erkl\u00e4rt: „Unser Roboter kann von einem Punkt zum anderen springen und dabei ein Gel\u00e4nde \u00fcberwinden, das anspruchsvoller ist als seine eigene Gr\u00f6\u00dfe.“ Bisher waren die begrenzten M\u00f6glichkeiten der Herstellung und die beschr\u00e4nkte Verf\u00fcgbarkeit von Materialien und Miniaturaktuatoren ein Hindernis f\u00fcr die Entwicklung von insektengro\u00dfen Robotern mit hoher Sprungleistung. Das Team war gezwungen, sowohl die Herstellungsprozesse als auch den Muskelaktuator von Grund auf zu entwickeln.<\/p>\n
Der Sprungmechanismus des Roboters ist von der Bewegung einer Heuschrecke inspiriert. Der k\u00fcnstliche Muskel besteht aus einer aufgerollten, w\u00e4rmebehandelten Nylon-Angelschnur, die in einem leichten Elastomerk\u00f6rper eingebettet ist. Um diese winzigen Spulen herzustellen, haben die Forscher spezielle Maschinen entwickelt.<\/p>\n
Insgesamt haben die Forscher 108 verschiedene Versionen des Roboters entwickelt und getestet, die mittels additiver Fertigung hergestellt wurden. Der kleinste Roboter ma\u00df gerade einmal knapp 12 mm und wog lediglich 0,216 g. Dennoch war er in der Lage, das 60-fache seiner eigenen K\u00f6rpergr\u00f6\u00dfe in horizontaler Richtung zu springen.<\/p>\n
Der roboter\u00e4hnliche Insekt k\u00f6nnte in Situationen eingesetzt werden, in denen biologische Heuschrecken unerw\u00fcnscht sind, zum Beispiel auf landwirtschaftlichen Nutzfl\u00e4chen. Es besteht die M\u00f6glichkeit, diese Roboter mit Sensoren auszustatten, um Umweltdaten zu erfassen und landwirtschaftliche Fl\u00e4chen zerst\u00f6rungsfrei zu untersuchen. Die gesammelten Daten k\u00f6nnten dann genutzt werden, um den Zustand des Ackers zu analysieren und Ma\u00dfnahmen zur Erhaltung durchzuf\u00fchren. Die Forscher haben die Vorstellung, dass die Daten erfasst werden k\u00f6nnen, sobald der Roboter eine Pflanze ber\u00fchrt. Laut Tawfick k\u00f6nnen diese Roboter Orte erreichen, die derzeit f\u00fcr Drohnen unzug\u00e4nglich sind, und somit Daten \u00fcber Pflanzen sammeln.<\/p>\n
Dank ihrer kosteng\u00fcnstigen Massenproduktion k\u00f6nnen diese Roboter in gro\u00dfen Mengen hergestellt werden, was ihnen einen erheblichen Vorteil bei der Erfassung als Flotte verschafft. Als n\u00e4chster Schritt beabsichtigen die Ingenieure, die Effizienz der Spr\u00fcnge und die Planung der Bewegungen zu optimieren, um sicherzustellen, dass die Batterielaufzeit maximiert wird und der Roboter sein Ziel m\u00f6glichst schnell erreicht. Dar\u00fcber hinaus m\u00f6chten 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 Spr\u00fcnge ausf\u00fchrt, bis er ein vordefiniertes Ziel erreicht.<\/p>\n
Die Forscher hoffen, dass andere Wissenschaftler das in ihrer Studie verwendete theoretische Modell nutzen k\u00f6nnen, um ihre eigenen Fortschritte bei der Entwicklung von Weitsprungrobotern voranzutreiben.<\/p>\n
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