Max-Planck-Institut: Quallenartiger Roboter soll Meere sauber halten
Eine Roboter-Qualle könnte in Zukunft die Meere von Müll befreien. Dabei bewegt sich der JellyfishBot auf ähnlich Weise fort, wie sein biologisches Pendant.
Der JellyfishBot bei einem Test im Teich des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme.
(Bild: MPI-IS)
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme (MPI-IS) haben eine Roboter-Qualle in der Größe einer Hand entwickelt, die sich leise und energieeffizient unter Wasser fortbewegen kann. Das Forscherteam sieht diesen JellyfishBot genannten Unterwasserroboter als eine Möglichkeit an, der weltweiten Verschmutzung der Meere Herr zu werden.
In einer Studie "A versatile jellyfish-like robotic platform for effective underwater propulsion and manipulation" beschreibt das Forscherteam einen quallenartigen Roboter, der sich mit geringer Geräuschentwicklung durch das Wasser bewegt und dafür wenig Energie benötigt. Er soll dabei in der Lage sein, Verschmutzungen auf dem Meeresboden beseitigen. Nach Angaben der Wissenschaftler sinkt etwa 70 Prozent des Meeresmülls auf den Boden der Ozeane, rund 60 Prozent davon bestehen aus Kunststoffen, die sich erst in mehreren Hundert Jahren abbauen. Der JellyfishBot könnte einen Teil davon an die Meeresoberfläche befördern, auch ohne ihn dabei berühren zu müssen.
Müll aufsammeln durch Strudel
Dafür sorgt der spezielle Aufbau des Unterwasserroboters. Er wird von elektrohydraulischen Aktuatoren angetrieben. Durch dünne Drähten wird in regelmäßigen Abständen eine hohe Spannung geschickt. Der künstliche Muskel aus mit Pflanzenöl gefüllten Beuteln wird über eine Elektrode positiv aufgeladen. Das ihn umgebene Wasser ist negativ geladen. Die dabei entstehende Kraft schiebt das Öl im Beutel hin- und her, der Muskel zieht sich zusammen oder dehnt sich aus.
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Die Aktuatoren sind vom Wasser isoliert und umgeben von weichen Luftkissen und einigen starren Komponenten. Durch die von sechs Armen erzeugte Bewegung mit einer Geschwindigkeit von 6,1 cm/s entsteht ein Strudel unter dem Körper, ähnlich wie bei einer echten Qualle.
Dieser Strudel ermöglicht es auch, Objekte wie Müll vom Meeresboden anzusaugen. Die Strömungen um den Quallenkörper herum transportieren den Abfall dadurch an die Meeresoberfläche, wo er abgesaugt und später recycelt werden kann. Auf die gleiche Weise kann der Quallen-Roboter Nährstoffe sowie biologische Proben wie etwa Fischeier an die Wasseroberfläche befördern. Dies geschehe aufgrund der geräuscharmen Fortbewegung auf natürlich sanfte Weise.
Die Wissenschaftler steuerten den Robotern bei ihren Versuchen auch so an, dass er sich nur mit vier der sechs Arme fortbewegte. Die beiden anderen Arme wurden zum Greifen eingesetzt. Durch eine unterschiedliche Ansteuerung der Arme konnte der Roboter im Wasser seine Richtung wechseln.
Kollaboratives Arbeiten
Die JellyfishBots können auch kooperativ arbeiten. So ließen die Forscher zwei Roboter mit ihren Armen etwa eine Corona-Schutzmaske aufheben und an die Wasseroberfläche bringen. Schwerere Lasten wie Flaschen können sie ebenfalls gemeinsam bergen. Noch agieren die Unterwasserroboter aber nur eingeschränkt autark, denn sie benötigen ein Stromkabel. Testweise wurde ein JellyfishBot mit einer Batterie betrieben. Dank der geringen Leistung von nur 100 mW konnte er im institutseigenen Teich umherschwimmen. Das gelang bei der drahtlosen Variante aber nur geradeaus, ein Richtungswechsel gelang nicht. Daran wollen die Wissenschaftler noch arbeiten.
(olb)