Mo, 11. Dezember 2017

Neue Technologie

25.08.2016 09:30

Harvard University präsentiert künstlichen Kraken

Bisher sind Roboter eher kantige Gesellen. Nun haben Forscher ein krakenförmiges Gerät entwickelt. Den ersten Roboter, der vollständig aus weichen, elastischen Materialien besteht, präsentieren US-Forscher im Fachjournal "Nature". Das Octobot genannte Gerät benötigt keine Batterie, sondern bezieht seine Energie aus einem Treibstoff.

Entwickelt hat den Roboter ein Team um Jennifer Lewis von der Harvard University in Cambridge. Eine neue Klasse weicher, autonomer Roboter zu schaffen, sei eine große Herausforderung, weil dieser weiche Bauteile anstelle der sonst üblichen Steuerungs- und Energietechnik benötige, schreiben Lewis und Kollegen. Solche Roboter könnten Begegnungen mit Menschen sicherer machen und sich in natürlichen Umgebungen besser anpassen. Deshalb arbeiten Wissenschaftler schon länger an elastischen Robotern, doch bisher benötigten sie stets Drähte, Batterien und andere harte Bestandteile, um das Gerät zu bewegen.

Sauerstoff strömt durch Kanäle in Krakenarme
Das Team um Lewis wählte einen anderen 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 kleine Schlitze ins Freie.

Maximal acht Minuten in Bewegung
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 und dies bisher auch nur maximal acht Minuten lang. Doch die Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass im Octobot ein großes Entwicklungspotenzial steckt.

Davon geht auch Barbara Mazzolai vom Istituto Italiano di Tecnologia im italienischen Pisa in ihrem "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.

Herstellung mit spezieller Tinte
Die US-Forscher 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.

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