Rekordverdächtig kleiner und schneller Insektenroboter

Die beiden Roboter , MiniBug und WaterStrider, sind 8,5 mm bzw. 22 mm lang und können sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 mm pro Sekunde fortbewegen.

Der WaterStrider-Roboter und der MiniBug neben einer Münze. Foto: Bob Hubner/WSU — Der WaterStrider-Roboter und der MiniBug neben einer Münze. Foto: *Bob Hubner/WSU*

Ein Forscherteam der Washington State University hat zwei insektenähnliche Roboter namens MiniBug und WaterStrider entwickelt, wie TechXplore am 18. Januar berichtete. Sie sind die kleinsten, leichtesten und schnellsten Roboter ihrer Art. Zukünftig könnten diese Mikroroboter für vielfältige Aufgaben eingesetzt werden, beispielsweise für künstliche Bestäubung, Such- und Rettungsaktionen, Umweltüberwachung, Mikrofertigung oder in der Chirurgie.

MiniBug ist 8,5 Millimeter lang und wiegt 8 Milligramm, während WaterStrider 22 Millimeter lang ist und 55 Milligramm wiegt. Beide bewegen sich mit etwa 6 Millimetern pro Sekunde fort. Das ist zwar immer noch langsamer als natürliche Insekten, aber im Vergleich zu ähnlich großen Mikrorobotern schnell, sagt Conor Trygstad, Doktorand an der Fakultät für Maschinenbau und Werkstofftechnik und Hauptautor der Studie. Eine 5 Milligramm schwere Ameise kann sich mit fast einem Meter pro Sekunde fortbewegen.

Der Schlüssel zu diesen Robotern sind die winzigen Aktuatoren, die ihre Bewegung ermöglichen. Trygstad nutzte ein neues Fertigungsverfahren, um die Aktuatoren auf unter ein Milligramm zu verkleinern – die kleinsten, die jemals hergestellt wurden. „Dies sind die kleinsten und schnellsten Aktuatoren, die jemals für Mikroroboter entwickelt wurden“, sagt Néstor O. Pérez-Arancibia, Professor an der Fakultät für Maschinenbau und Werkstofftechnik der Washington State University.

Die Aktuatoren nutzen Formgedächtnislegierungen, die ihre Form bei Erwärmung verändern. Das Material wird als „Formgedächtnis“ bezeichnet, weil es sich seine ursprüngliche Form merkt und wieder annimmt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Motoren, die zur Bewegung von Robotern eingesetzt werden, besitzen diese Legierungen keine beweglichen oder rotierenden Teile.

Formgedächtnislegierungen sind für große Roboterbewegungen üblicherweise zu langsam. Beim MiniBug und WaterStrider bestehen die Aktuatoren jedoch aus zwei Formgedächtnislegierungsdrähten mit nur 0,025 mm Durchmesser. Mit einem geringen Strom lassen sich die Drähte leicht erhitzen und abkühlen, sodass der Roboter seine Flossen schlagen oder seine Beine bis zu 40 Mal pro Sekunde bewegen kann. In ersten Tests konnten die Aktuatoren zudem Objekte mit dem 150-Fachen ihres Eigengewichts heben.

Thu Thao (laut TechXplore )

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