Der Krabbenroboter auf dem Rand einer Münze. (Northwestern University) Ist Ihr kleiner Roboter wirklich so klein, wenn er größer als eine Münze ist? Ein Team von Wissenschaftlern hat den mittlerweile kleinsten ferngesteuerten Laufroboter aller Zeiten gebaut, der nur einen halben Millimeter (weniger als ein Fünfzigstel Zoll) breit ist.
Überaus kleine Roboter haben eine ganze Reihe potenzieller Einsatzmöglichkeiten, von der Unterstützung bei chirurgischen Eingriffen bis hin zur Reparatur von Maschinen an Stellen, an denen kein Schraubenschlüssel Platz findet. Je kleiner sie werden, desto mehr Szenarien könnten sie nutzen.
Obwohl dieser Bot noch nicht bereit ist, in die Welt hinauszugehen und Reparaturen durchzuführen, ist er wirklich beeindruckend.
Es sieht aus und bewegt sich wie eine Miniatur Guckzehenkrabbe , eine Form, die laut den Forschern aus einer „kreativen Laune“ gewählt wurde. Die von ihnen entwickelten Techniken können tatsächlich zur Entwicklung winziger Roboter in nahezu jeder gewünschten Form eingesetzt werden.
Der Roboter wird mithilfe von Lasern manipuliert. (Northwestern University)
„Unsere Technologie ermöglicht eine Vielzahl kontrollierter Bewegungsmodalitäten und kann mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von der halben Körperlänge pro Sekunde gehen.“ sagt Maschinenbauingenieur Yonggang Huang , von der Northwestern University in Illinois.
„Dies ist für terrestrische Roboter in so kleinen Maßstäben eine große Herausforderung.“
Die Technologie, auf der der Roboter basiert, wurde ursprünglich vor acht Jahren entwickelt und ähnelt einem Pop-up-Buch: Roboterteile werden auf einem gespannten Gummisubstrat befestigt, und wenn das Material entspannt wird, springt das Gerät in seine Form auf.
Durch sorgfältige Kalibrierung der Basisteile kann die Roboterform präzise gesteuert werden. Ein ähnlicher Ansatz wird bei den beweglichen Teilen des Roboters verwendet, die aus einem Formgedächtnislegierungsmaterial bestehen. Diese Materialien wechseln zwischen zwei verschiedenen Formen, je nachdem, ob sie erhitzt werden oder nicht.
Laser, die als Fernbedienung fungieren, werden verwendet, um bestimmte Teile des Roboters zu erhitzen – wenn diese Teile eine andere Form annehmen, treiben sie die Krabbe vorwärts. Es ist weder eine Stromquelle noch ein Motor erforderlich, und eine dünne Glasschicht sorgt dafür, dass die Komponenten beim Abkühlen wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.
„Da diese Strukturen so winzig sind, erfolgt die Abkühlung sehr schnell“, sagt der Materialwissenschaftler John Rogers , von der Northwestern University. „Tatsächlich ermöglicht die Reduzierung der Größe dieser Roboter, dass sie schneller laufen.“
Indem sie die Laser auf verschiedene Abschnitte der Roboterkrabbe richten, können die Forscher die Bewegungsrichtung festlegen. Durch die Anpassung der Frequenz des Laserscans kann auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters verändert werden.
Dies ist der nächste Schritt in einem Trend, der dazu geführt hat, dass Roboter im Laufe der Zeit immer kleiner werden machen sie widerstandsfähiger gegenüber äußeren Kräften, Drogen gezielt einzusetzen zur Behandlung von Krankheiten oder zum Aufbau größerer, modularer Strukturen aus kleineren Teilen .
Die Forscher sagen, dass in ihrem neuen Verfahren viel Potenzial steckt: Mit den gleichen Techniken können sie beispielsweise Roboter dazu bringen, sich zu drehen und zu springen. Solange sich der Roboter in Sichtweite zum Laser befindet, kann er aus der Ferne manipuliert werden.
„Robotik ist ein spannendes Forschungsgebiet und die Entwicklung von Robotern im Mikromaßstab ist ein unterhaltsames Thema für die akademische Erforschung“, sagt Rogers .
„Man könnte sich Mikroroboter als Agenten vorstellen, die kleine Strukturen oder Maschinen in der Industrie reparieren oder zusammenbauen, oder als chirurgische Assistenten, um verstopfte Arterien zu reinigen, innere Blutungen zu stoppen oder Krebstumoren zu beseitigen – alles in minimalinvasiven Verfahren.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftsrobotik .