FAIRY im Wind: Weiche Mini-Roboter fliegen lichtgesteuert
Ein kleiner Roboter in Form eines Löwenzahn-Samens kann vom Wind getrieben mittels Licht gesteuert werden. Eine Forschergruppe sieht vielfältige Anwendungen.
Der Mini-Roboter ähnelt einem Samen.
(Bild: Jianfeng Yang / Tampere University)
Ein Forschungsteam der finnischen Tampere University hat zusammen mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Aalto University einen weichen Mini-Roboter entwickelt, der durch intelligentes Material im Wind getrieben fliegen und per Licht gesteuert werden kann. Er ähnelt einem Samen eines Löwenzahns, der sich vom Wind treiben lässt. Der wesentliche Unterschied: Per Licht kann die Form des Materials des kleinen Roboters verändert werden, um damit seinen Flug zu beeinflussen.
Mit intelligenten Materialien lassen sich Aktuatoren für Roboter bauen, mit denen die künstlichen Gesellen laufen, schwimmen und hüpfen können. Die Forschenden der Tampere University haben dies in ihrer in Advanced Science publizierten Studie "Dandelion-Inspired, Wind-Dispersed Polymer-Assembly Controlled by Light" auf fliegende Roboter übertragen und daran geforscht, wie sie intelligentes Material zum Fliegen bringen können.
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Herausgekommen ist im Projekt FAIRY (Flying Aero-robots based on Light Responsive Materials Assembly), das im September 2021 begonnen wurde und bis 2026 laufen soll, ein künstlicher Samen, dessen Aktuator aus einem lichtempfindlichen flüssigkristallinen Polymer besteht. Die Borsten des Samens können durch Licht angeregt und dadurch geschlossen oder geöffnet werden, beschreibt Hao Zeng, Leiter der Forschungsgruppe für Lichtroboter an der Tampere University, den Mini-Roboter.
Der Roboter wiegt lediglich 1,2 mg und besitzt eine hohe Porosität von 0,95. Damit kann er in der Luft schweben und vom Wind getrieben werden. Über die stabile Erzeugung eines separaten Wirbelringes gelingt die durch Wind unterstützte Fortbewegung auch über größere Entfernungen. Die Steuerung des Roboters erfolgt über eine Lichtquelle. Das kann eine LED oder ein Laser sein, sagt Zeng. Mit der Formveränderung kann der Roboter manuell an die Windrichtung und -stärke angepasst werden. Zusätzlich können Start- und Landevorgänge darüber gesteuert werden.
Künstliche Bestäubung und Umweltforschung
Noch funktioniert das aber nicht bei Sonnenlicht. Die Forschenden arbeiten deshalb daran, die Materialempfindlichkeit zu erhöhen, sodass es am Tag funktioniert. Auch sollen die Mini-Roboter vergrößert werden, um mikroelektronische Geräte, wie etwa GPS und Biosensoren zu tragen, um damit etwa Umweltforschungen zu betreiben.
Darüber hinaus sieht das Team eine Anwendung des Roboters in der künstlichen Bestäubung. Millionen solcher Roboter könnten mit Blütenpollen bestückt ausgesendet und zielgerichtet in Regionen mit etwa landwirtschaftlichen Nutzpflanzen gelenkt werden, die bestäubt werden sollen. So könnten die Roboter die Aufgabe von biologischen Bestäubern wie etwa Bienen übernehmen, deren Existenz durch die globale Klimaerwärmung zunehmend bedroht ist.
Grundsätzlich sei dies möglich, wie das Proof-of-Concept zeige, sagt Zeng. Allerdings seien auch noch einige Fragen offen. Darunter beispielsweise die, wie sich die Roboter präzise an ihr Ziel steuern lassen und wie man sie wiederverwenden kann. Zusätzlich muss gesichert sein, dass die Roboter biologisch abbaubar sind, um die Umwelt nicht zu belasten.
(olb)