Das Weichtier aus dem 3-D-Drucker

Video25. August 2016, 15:22
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Neuentwicklung auf dem Gebiet der Soft Robotics: Harvard-Forscher präsentieren den Octobot

Cambridge – Neuzugang im Zoo der Soft Robotics, die sich gerne an natürlichen Organismen orientiert: Octobot nennt sich ein Roboter, den Forscher der Universität Harvard im Fachmagazin "Nature" vorgestellt haben. Der krakenförmige Roboter hat wie sein natürliches Vorbild einen weichen, elastischen Körper – dieser allerdings wurde im 3-D-Drucker gefertigt.

foto: ryan truby, michael wehner, lori sanders, harvard university

Für das Team um Jennifer Lewis war die Entwicklung einer neuen Klasse weicher, autonomer Roboter eine Herausforderung. Anstatt der üblichen Steuerungs- und Energietechnik muss ganz auf weiche Materialien wie etwa elastische Polymere gesetzt werden – Drähte, Batterien und andere harte Bestandteile sind so weit wie möglich zu vermeiden.

Den Treibstoff des Octobot bildet Wasserstoffperoxid (H2O2), das in Wasser gelöst ist. In einer kleinen Reaktionskammer sorgen Platinpartikel als Katalysatoren dafür, dass das Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoffgas zerlegt wird. Das Gas hat ein viel größeres Volumen als die Flüssigkeit, in die es vorher eingebunden war. Deshalb strömt es durch Adern in die Arme des künstlichen Kraken, wo es kleine Kammern aufbläst und dadurch die Arme bewegt. Anschließend gelangt das Gas durch kleine Schlitze ins Freie.

harvard university

Diese Adern wurden angelegt, indem noch vor dem Aushärten mit einer feinen, computergesteuerten Hohlnadel eine spezielle Tinte in den Körper gespritzt wurde, die sich später von selbst verflüchtigte und dabei kleine Röhren hinterließ. Damit die Hohlnadel selbst keine bleibenden Spuren im Körper hinterlässt, gaben die Forscher Siliziumdioxid-Nanopartikel in den Kunststoff, die für eine Art Selbstheilung sorgen.

Der Steuerungsmechanismus besteht aus Röhren und Quetschventilen, die wie Bestandteile eines Schaltkreises funktionieren. Zwei Einheiten bewegen jeweils vier Arme, die im Wechsel angeordnet sind, zwei auf jeder Seite. Die Bewegung der Arme lässt den Roboter ein wenig hin- und herwackeln. Auch wenn diese Bewegung eher rudimentär und ihm bislang auch nur maximal acht Minuten lang möglich ist, sind die Wissenschafter davon überzeugt, dass im Octobot ein großes Entwicklungspotenzial steckt.

foto: ryan truby, michael wehner, lori sanders, harvard university

Davon geht auch Barbara Mazzolai vom Istituto Italiano di Tecnologia in Pisa in ihrem begleitenden "Nature"-Kommentar aus. Als nächsten Forschungsschritt nennt sie ausgeklügeltere Steuerungseinheiten, die eine größere Bewegungsreichweite erlauben würden. Auch sollten Gestaltungsregeln für weiche Roboter entwickelt und die Herstellungstechnologien verbessert werden. Mögliche Anwendungsgebiete für weiche Roboter sind für sie die Wartung und Inspektion von Maschinen, Such- und Rettungsaktionen sowie die Erkundung unbekannter Gebiete. (APA, red, 25. 8. 2016)

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