Mini-Roboter: Kleinste Laufmaschine der Welt
Nur 2,5 Millimeter lang ist der derzeit kleinste Laufroboter der Welt, kleiner noch als der Kopf einer Tropischen Riesenameise.
(Bild: University of Maryland)
Das 15-fache der eigenen Körperlänge in einer Sekunde zurückzulegen – beim Menschen entspräche das ungefähr einem Tempo von 100 km/h. Doch der Vergleich hinkt: Zum einen hat der Roboter, der diesen Geschwindigkeitsrekord aufgestellt hat, vier statt nur zwei Beine. Zum anderen ist er winzig: Mit einer Länge von 2,5 Millimetern gilt er als die derzeit kleinste Laufmaschine der Welt.
Vorgestellt wurde der Winzling bereits im vergangenen Sommer beim Hilton Head Workshop zu „Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems“, wo das von Sarah Bergbreiter an der University of Maryland geleitete Team dafür den Best Paper Award erhielt. Jetzt haben die Forscher dazu Videoaufnahmen veröffentlicht, die den Roboter in Aktion zeigen – teilweise in extremer Zeitlupe, um die Bewegungen der rotierenden Beine besser verfolgen zu können.
Zu winzig für eigene Motoren
In dieser Größenordnung ist es unmöglich, den Roboter mit eigenen Motoren auszustatten. Gesteuert wird er vielmehr über externe Magnetfelder, die wiederum auf würfelförmige Magnete in den Hüften wirken. Die Anordnung dieser Magnete wiederum entscheidet über die Gangart: Wenn alle gleich ausgerichtet sind, ergibt sich eine dem Prellspringen ähnliche Fortbewegung, bei der alle vier Beine gleichzeitig vom Boden abheben. Eine gleiche Ausrichtung der jeweils diagonal zueinander montierten Magnete lässt dagegen den Roboter vorwärts traben.
Im Gespräch mit der Zeitschrift IEEE Spectrum hat Bergbreiters Kollege Ryan St. Pierre das Ziel dieser Forschungen erläutert: "Die unmittelbarste Anwendung dieser Arbeit ist es, die Dynamik des Laufens im Milligramm-Bereich besser zu verstehen und bessere Modelle zur Fortbewegung von Ameisen zu entwickeln.“
Kleiner als ein großer Ameisenkopf
In seiner jetzigen Ausführung sei der Roboter bereits kleiner als ein Ameisenkopf, rühmen sich die Forscher. Mit der Tropischen Riesenameise (Paraponera clavata) haben sie für den Größenvergleich allerdings auch eine der größten Ameisenarten weltweit herangezogen: Die Arbeiterinnen der Art sind 18 bis 25 Millimeter lang, die Königinnen unwesentlich größer.
Gleichwohl ist es beeindruckend, welche Beweglichkeit sich mit dem lediglich ein Milligramm wiegenden Roboter realisieren lässt. Eine weitere Verkleinerung sei möglich, sagt St. Pierre, würde aber früher oder später eine andere Fortbewegungs strategie erfordern. Er verspricht sich davon neue Einsichten "in die Skalierung des Laufverhaltens, die Entdeckung fundamentaler Grenzen der Fortbewegung und ein besseres Verständnis des Selektionsdrucks bei der Evolution biologischer Systeme“. (axk)
