Ein weicher Roboter mit einer Größe von 2 cm springt und schwimmt unter Infrarotlicht
- Der zwei Zentimeter große weiche Roboter springt unter Infrarotlicht
- Die Konstruktion aus flüssigkristallinem Elastomer wickelt sich bei Erwärmung auf.
- Der Roboter kann schwimmen und Hindernisse ohne Batterien überwinden.
- Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Forscher aus den USA haben ein neues Modell im Bereich der weichen Robotik vorgestellt – einen zwei Zentimeter großen Roboter, der aus flüssigkristallinem Elastomer gefertigt ist. Seine kompakte Größe und flexible Konstruktion ermöglichen dynamische Bewegungen ohne traditionelle Antriebe.
Konstruktion und Materialien
Der Körper des Roboters besteht aus einem zu einem Ring gewickelten Stab, dessen Enden verbunden sind und einen V-förmigen Schwanz bilden. Das verwendete flüssigkristalline Elastomer ändert seine Form bei Erwärmung und behält dabei ausreichend Elastizität für eine schnelle Rückkehr in den Ursprungszustand.
Die Hauptenergiequelle ist infrarotes Licht. Wenn die Strahlen auf das Material treffen, erwärmt es sich, seine Moleküle reorganisieren sich, und der Stab beginnt sich zu wickeln. Die angesammelte Deformation erreicht einen kritischen Wert, nach dem der Schwanz abrupt von der Oberfläche abstößt und den Roboter in die Luft wirft.
Während des Fluges dreht sich der Ring automatisch in die Ausgangsform zurück und bereitet sich auf den nächsten Zyklus vor. So kann der Roboter eine Reihe von Sprüngen ohne äußere Eingriffe ausführen, es reicht aus, die Beleuchtung mit Infrarotstrahlung aufrechtzuerhalten.
Neben Sprüngen im unwegsamen Gelände zeigt das Gerät die Fähigkeit zu schwimmen. Dank seiner hydrophoben Hülle und der Fähigkeit, sein Volumen zu verändern, kann der Roboter sich an der Wasseroberfläche bewegen und dabei die gleichen thermischen Umwandlungen zur Impulsgenerierung nutzen.
In einer Reihe von Labortests führte der Roboter über 200 aufeinanderfolgende Sprünge aus, überwand Hindernisse von bis zu 5 mm Höhe und legte Distanzen von bis zu 30 cm in einem Zyklus zurück. Dabei blieb der Energieverbrauch niedrig: Es genügte, die Intensität der Infrarotstrahlung im Bereich von 0,5–1 W/cm² aufrechtzuerhalten.
Die Autoren betonen, dass dieser Ansatz neue Möglichkeiten für die Schaffung autonomer weicher Systeme eröffnet, die unter Bedingungen arbeiten können, in denen traditionelle Motoren und Batterien unmöglich oder unerwünscht sind.
Potenzielle Anwendungsbereiche umfassen Such- und Rettungsoperationen in schwer zugänglichen Gebieten, die Überwachung ökologischer Parameter in aquatischen Umgebungen und die Erforschung mikroskopischer Landschaften.
In Zukunft plant das Team, die Technologie zu skalieren, alternative Wärmequellen zu erforschen und die Steuerbarkeit des Roboters durch modulare Lichtmuster zu verbessern.
Quelle: N+1
