Nudelförmiger Seilbahnroboter bewegt sich durch Infrarotlicht
Der Softroboter in Form einer Rotini-Nudel wird durch Infrarotlicht angetrieben und kann auch Hindernisse überwinden.
Schematische Darstellung der Funktion des von Infrarotlicht angetriebenen Seilbahnroboters.
(Bild: North Carolina State University)
Ein Ingenieursteam der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der North Carolina State University (NC State) hat einen bandförmigen Softroboter entwickelt, der sich auf einem Seil von Infrarotlicht angetrieben fortbewegen kann. Der Roboter kann dabei auch Lasten mit mehr als dem Zwölffachen seines Eigengewichts transportieren.
Der Roboter besteht aus einem Band aus Flüssigkristall-Elastomer, das ähnlich einer Rotini-Nudel verdreht und zu einer Schleife zusammengefügt ist. Der ringförmige Roboter wird dann über einen Faden oder einen Draht geschoben, der zwischen zwei Verbindungspunkten gespannt ist. Das Material des Seils spielt dabei keine Rolle, wie die Forscher in der Studie "Aerial Track-Guided Autonomous Soft Ring Robot" ausführen, die in Advanced Science erschienen ist. Der Elastomer-Ring ist dabei mindestens zwei- bis dreimal um den Draht geschlungen und hängt dabei parallel zu ihm.
Mit Infrarotlicht zur Bewegung
Der Softroboter wird mit Infrarotlicht senkrecht zum Führungsdraht bestrahlt. Der Teil des Roboters, der das meiste Licht absorbiert, zieht sich zusammen. Dabei kommt es zu einer Rollbewegung, in deren Verlauf der kühlere Teil des Bandes in das Licht gezogen wird. Der zuvor bestrahlte Teil wendet sich dann vom Licht ab und kühlt herunter. Das wiederholt sich dann, sodass der weiche Ring sich um sich selbst rotiert und sich dabei am Draht entlang zieht. Dabei kann der etwa 0,46 g schwere Softroboter mehr als das Zwölffache seines eigenen Gewichtes transportieren – also etwa 5,52 g.
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Die Wissenschaftler haben den Roboter nicht nur über ein gespanntes Drahtseil fahren lassen, sondern auch auf freiliegenden Drahtbahnen und Schienen unterschiedlicher Formen und Stärken. Der Roboter war dabei in der Lage, sich auf Schienen von der Dicke eines menschlichen Haares und eines Trinkhalms zu bewegen, ohne dabei hängenzubleiben. Dabei konnte er Steigungen, Abfahrten und kleinere Hindernisse bewältigen.
"Wir haben auch gezeigt, dass er komplexen Strecken folgen kann – es muss nicht unbedingt eine gerade Linie sein", sagt Fangjie Qi, Erstautor der Studie und Doktorand an der NC State. "Wir haben gezeigt, dass er gekrümmten Linien, Kreisen, dreidimensionalen Spiralen und so weiter auf kontrollierte Weise folgen kann. Wir glauben, dass die Anpassungsfähigkeit des Roboters, wenn es darum geht, komplexe Muster auf vorhersehbare Weise zu navigieren, vielversprechend für seinen Nutzen in praktischen Anwendungen ist."
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Über den praktischen Nutzen wollen die Forscher noch nachdenken. Eine konkrete Anwendung haben sie noch nicht gefunden. Bis dahin wollen die Wissenschaftler den Roboter aber so weiterentwickeln, dass er auch auf andere externe Energiequellen und nicht nur auf Infrarotlicht reagieren kann. Die Forscher denken hier beispielsweise an Sonnenlicht.
(olb)
