Robotik: Dieser insektengroße Roboter wird durch Explosionen angetrieben
Winzige Aktuatoren bewegen den kleinen Roboter, den der Werkstoffingenieur Robert Shepherd von der Cornell University in Ithaca, New York, sein Doktorand Cameron Aubin und ihre Kollegen entwickelt haben. »Der Antrieb sieht aus wie eine Trommel. Er besteht aus einem hohlen Zylinder, auf dem eine elastische Silikon-Kautschuk-Schicht angebracht ist«, sagt Aubin.
Die Forscher verwenden vier solcher Aktuatoren, um die Füße des Roboters anzutreiben. Damit der Roboter springt oder krabbelt, wird ein Gasgemisch aus Methan und Sauerstoff in die Füße geleitet und mit dem Strom einer Batterie gezündet. Die Gase reagieren dann zu Wasser und Kohlenstoffdioxid und setzen Energie in Form einer kleinen Explosion frei, wodurch sich die Gummischicht verformt. »Das wirkt wie ein Kolben«, erklärt Aubin.
Die winzigen Explosionen geschehen laut Shepherd so schnell, dass keine Flammen entstehen, die das Gummi verbrennen oder beschädigen könnten. Aber sie sorgen für einen beträchtlichen Antrieb: Der Roboter kann bis zu einer Höhe von 56 Zentimetern springen und eine Last tragen, die das 22-Fache seines Eigengewichts beträgt.
© Aubin, C.A. et al.: Powerful, soft combustion actuators for insect-scale robots. Science 381, 2023; Sanderson, K.: This insect-sized robot can carry 22 times its own weight. Nature, 2023
»Das Team hat chemische Antriebe auf beeindruckende Längenskalen für die Robotik gebracht und gleichzeitig beeindruckende Fähigkeiten für kleine Maschinen demonstriert«, sagt der Materialwissenschaftler Ryan Truby von der Northwestern University in Evanston, Illinois.
Roboter, die klein, leicht, aber gleichzeitig stark sind und große Entfernungen zurücklegen können, könnten eines Tages eingesetzt werden, um Beobachtungsdaten aus der Umwelt zu sammeln oder um bei Such- und Rettungsaktionen zu helfen. Der von Aubin und Shepherd entwickelte Roboter, den sie am 14. September 2023 im Fachmagazin »Science« vorgestellt haben, muss für praktische Einsätze weiterentwickelt werden. Im Moment muss man ihn noch an einer Platte befestigen, die die Gasversorgung und eine Batterie enthält, sagt Truby. »Es ist nicht einfach, Wege zu finden, um Brennstoffe an Bord eines frei beweglichen Roboters zu verbrennen«, sagt er. »Das ist die nächste große Hürde, die es zu überwinden gilt.«
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