Diese Schweizer Roboterinsekten sind unzerstörbar

Die dreibeinigen Miniroboter werden in Zukunft dank Schwarmintelligenz den Menschen helfen.

Sehr stabil: Das Roboterinsekt ist vier Zentimeter lang und weniger als ein Gramm schwer. Video: EPFL

Forscher der ETH Lausanne entwickelten elastische Roboterinsekten. Sie sind vier Zentimeter lang und weniger als ein Gramm schwer. Die Roböterchen bewegen sich mit künstlichen Muskeln und sind sehr robust. Wenn sie gequetscht oder gebogen werden, funktionieren sie dennoch weiter. Auch Schläge mit einer Fliegenklatsche machen ihnen nichts aus.

Mit den künstlichen Muskeln können sich die Roboterinsekten drei Zentimeter pro Sekunde über verschiedene Arten von Gelände bewegen. Ausgestattet sind sie mit ultraleichter Elektronik und einer Miniaturbatterie. Dank Fotodioden nehmen sie Helligkeitsunterschiede wahr. So können die Roboterinsekten einer auf den Boden gemalten schwarzen Linie folgen und am Ende der Linie anhalten.

Einsätze in Katastrophengebieten

Entwickelt wurden die Roboterinsekten im Labor von Herbert Shea. Sein Ziel ist es, dass in Zukunft Roboterinsekten wie ihre realen Vorbilder bei der Lösung von Problemen kooperieren und Schwarmintelligenz nutzen können.

«Wir stellen uns ein Kollektiv von Dutzenden von DEAnsects der nächsten Generation vor, die durch Rohre kriechen, ein Katastrophengebiet erkunden und Bilder zurückschicken», sagt Shea. «Während sie sich bewegen, werden sie Fähigkeiten entwickeln, um immer anspruchsvolleres Gelände zu erkunden, indem sie zum Beispiel ihre Körper nutzen, um Brücken füreinander zu bauen, wie es Ameisen tun.»

Auf den ersten Blick leicht zu übersehen: Ein insektenähnlicher Miniroboter. Foto: EPFL

Künstliche Muskeln

Die Forscher tauften die Roboterinsekten auf den Namen DEAnsect. Die Abkürzung DEA steht für dielektrische Elastomeraktoren. Diese bestehen aus einer Elastomerfolie, die auf beiden Seiten mit verformbaren Elektrodenschichten bedeckt ist. Durch elektrische Spannung zwischen den Elektrodenschichten wird die weiche Elastomerfolie in ihrer Dicke komprimiert und dehnt sich in ihrer Fläche aus. Das Insekt hat als Muskeln solche Elastomermembranen an jedem seiner drei Beine angebracht. Die Bewegung wird durch sehr schnelles Ein- und Ausschalten der Spannung erzeugt – über 400-mal pro Sekunde.

Dank Nanofabrikationstechniken arbeiten die künstlichen Muskeln bei relativ niedriger Spannung, indem die Dicke der Elastomermembran reduziert und weiche, hochleitende Elektroden entwickelt wurden, die nur wenige Moleküle dick sind. Durch dieses Design konnten die Forscher den Energiebedarf massiv reduzieren.

Ausgestattet mit ultraleichter Elektronik und einer Miniaturbatterie. Foto: EPFL

Kooperation dank elektrostatischen Haken

Entwickelt wurden zwei Typen. Beim ersten erfolgt die Energieversorgung über ultradünne Drähte. Der zweite funktioniert kabellos und autonom. Die Batterie und alle elektronischen Komponenten sind auf dem Rücken installiert. Dieser Typ ist mit einem Mikrocontroller und Fotodioden ausgerüstet.

Damit die Roboterinsekten im Schwarm kooperieren können, muss es möglich sein, dass sie drahtlos kommunizieren können. Und sie brauchen verbesserte Beine, damit sie auch in schwierigem Gelände einsatzfähig sind. Shea schwebt auch vor, die DEAnsects mit einem elektrostatischen Haken auszustatten. Damit könnten die Insekten aneinander ankoppeln und so komplexe Strukturen bilden. Damit sollen gegenüber einer Ansammlung von Einzelrobotern fortschrittlichere Funktionen möglich sein.

Ihre Stärke wird in der Schwarmintelligenz liegen: DEAnsects, die an der ETH Lausanne entwickelt wurden. (Video: EPFL)

jd

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