Ingenieure der Princeton University und der North Carolina State University haben eine Roboter-Raupe entwickelt, die sich dank einer ausgeklügelten Origami-Faltmechanik mühelos durch enge Gänge und Kurven winden kann. Das modulare System besteht aus zylindrischen Segmenten, die sich unabhängig voneinander bewegen und zu längeren Einheiten zusammensetzen lassen.
Präzise Steuerung durch intelligente Materialkombination
Die Forscher kombinierten bei der Entwicklung des Roboters die jahrtausendealte Faltkunst Origami mit modernen Materialien. „Das Konzept der modularen Softroboter kann Einblicke in zukünftige weiche Roboter geben, die wachsen, sich reparieren und neue Funktionen entwickeln können“, schreiben die Autoren im Fachmagazin PNAS. Durch den Einsatz von Flüssigkristallelastomeren und Polyimid, die sich bei Erwärmung unterschiedlich ausdehnen, sowie einer dehnbaren Silbernanodrähte-Heizung lassen sich die Falt- und Biegebewegungen präzise steuern.
„Silbernanodrähte sind ein ausgezeichnetes Material, um dehnbare Leiter herzustellen. Dehnbare Leiter sind Bausteine für eine Vielzahl von dehnbaren elektronischen Geräten, einschließlich dehnbarer Heizungen. Hier haben wir die dehnbare Heizung als Antriebsmechanismus für die Biege- und Faltbewegungen verwendet“, erklärt Yong Zhu von der NC State University in einer Mitteilung.
Um ihren Roboter zu bauen, setzten die Ingenieure auf zylindrische Segmente, die sie in einer Origami-Form, dem sogenannte Kresling-Muster zusammensetzten. In diesem Muster lassen sich die einzelnen Segmente zu einer abgeflachten Scheibe verdrehen oder sich wieder zu einem Zylinder auszudehnen. Mit dieser Fähigkeit kann die Robo-Raupe kriechen und die Richtung ändern.
Vielseitige Einsatzmöglichkeiten dank Modularität
Die Modularität des Systems soll vielfältige Einsatzmöglichkeiten eröffnen. So können einzelne Segmente als eigenständige Einheiten agieren und sich bei Bedarf zu einem Schwarm zusammenschließen. „Jedes Segment kann eine individuelle Einheit sein und sie können miteinander kommunizieren und sich auf Kommando zusammensetzen“, sagt Tuo Zhao von der Princeton University. „Sie können sich leicht trennen, und wir verwenden Magnete, um sie zu verbinden“. Die Forscher arbeiten nun an einer Steigerung der Bewegungsgeschwindigkeit und dem Testen neuer Formen und Muster. Sie gehen davon aus, dass ihre Entwicklung in Zukunft in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommen könnte – von der Inspektion und Reparatur bis hin zu medizinischen Anwendungen.
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