Cambridge

Erster Roboter nur aus Weichteilen entwickelt

Cambridge. Den ersten Roboter, der vollständig aus weichen, elastischen Materialien besteht, präsentieren US-Forscher der Harvard University in Cambridge im Fachjournal „Nature“. Das Octobot genannte Gerät benötigt keine Batterie, sondern bezieht seine Energie aus einem Treibstoff.

Eine neue Klasse weicher, autonomer Roboter zu schaffen, sei eine große Herausforderung, weil diese eine alternative Steuerungs- und Energietechnik benötigten, schreibt Studienleiterin Jennifer Lewis. Solche Roboter könnten Begegnungen mit Menschen sicherer machen und sich in natürlichen Umgebungen besser anpassen. Deshalb arbeiten Wissenschaftler bereits seit Längerem an rein elastischen Robotern – erfolglos.

Das Team um Lewis wählte nun einen neuen Ansatz: Der Treibstoff besteht aus 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 der Sauerstoff durch kleine Kanäle in die Arme des künstlichen Kraken, wo er kleine Kammern aufbläst und dadurch die Arme bewegt. Anschließend gelangt das Gas durch Schlitze ins Freie.

Der Steuerungsmechanismus besteht aus Röhren und Quetschventilen, die wie Bestandteile eines Schaltkreises funktionieren. Die Bewegung der Arme lässt den Roboter aber bisher nur hin- und herwackeln und dies auch nur für maximal acht Minuten. Doch die Wissenschaftler sind überzeugt, dass im Octobot Entwicklungspotenzial steckt.

Davon geht auch Barbara Mazzolai vom Istituto Italiano di Tecnologia in Pisa (Italien) in ihrem „Nature“-Kommentar aus. Als nächsten Forschungsschritt nennt sie ausgeklügeltere Steuerungseinheiten, die eine größere Bewegungsreichweite erlauben würden. Auch sollten Herstellungstechnologien verbessert werden. Mögliche Anwendungsgebiete für weiche Roboter seien Wartung und Inspektion von Maschinen oder Such- und Rettungsaktionen sowie die Erkundung unbekannter Gebiete.

Die US-Forscher der Harvard University entwickelten auch den Herstellungsprozess für den Octobot. Dabei geben sie Kunststoff in eine krakenartige Form. Noch vor dem Aushärten wird mit einer feinen, computergesteuerten Hohlnadel eine spezielle Tinte eingespritzt, die sich später von selbst verflüchtigt und dabei kleine Röhren hinterlässt. Durch diese Röhren strömen die Flüssigkeiten und das Sauerstoffgas. Damit die Hohlnadel selbst keine bleibenden Spuren im Körper hinterlässt, geben die Forscher Siliziumdioxid-Nanopartikel in den Kunststoff, die für eine Art Selbstheilung sorgen.