Roboter-Chamäleon nimmt Umgebungsfarbe an
Koreanische Wissenschaftler haben einen flexiblen Roboter gebaut, der sich tarnen kann wie ein Chamäleon.
Tiere wie Chamäleons oder Tintenfische haben eine verblüffend effiziente Methode entwickelt, um sich zu tarnen: Sie können extrem schnell Farbe und Struktur ihrer Umgebung kopieren. Chamäleons nutzen dafür photonische Kristalle, die in ihrer Haut eingelagert sind. Den Abstand der Kristalle zueinander kontrollieren sie über Muskelspannung – ein ganz ähnliches Prinzip wie auch bei Tintenfischen.
Bisher sind alle Versuche, diese Fähigkeiten maschinell zu kopieren, gescheitert. Jetzt haben koreanische Forschende einen vom Chamäleon inspirierten weichen Roboter konstruiert, der seine Farbe in Echtzeit ändern kann, um sich seinem Hintergrund anzupassen. Technische Einzelheiten stellen Seung Hwan Ko und Kollegen jetzt in Nature Communications vor.
Seung Hwan Ko und Kollegen verwenden thermochrome Flüssigkristallschichten, in die vertikal gestapelte Silbernanodraht-Netzwerke integriert sind. Normalerweise werden diese Materialien dazu verwendet, Temperaturen zu messen. Hier dienen die Nanodrähte dazu, die thermochrome Farbe auf die richtige Temperatur zu bringen: Bei 20 Grad Celsius sind die Schichten schwarz – erwärmt man sie um wenige Grad, zeigen sie bunte Farben.
Schneller Farbwechsel
Um die Farbe des Bodens, über den der salamanderähnliche Roboter kriecht, zu messen, nutzen die Forscher mehrere, am Körper des Roboters verteilte Sensoren. Rückkopplungsschleifen sorgen dann dafür, dass der Unterschied zwischen den lokalen Messungen und der lokalen Hautfarbe minimal wird. Um den Farbwechsel schneller zu machen, legten die Forscher außerdem eine veränderliche Spannung an die Flüssigkristallschicht an. So konnten sie die Zeit für den Farbwechsel auf einige Zehntel Sekunden drücken.
Bisher sind im Prototyp allerdings nur wenige Heizelemente eingebaut – insgesamt besteht die Haut des Roboters aus sieben Sektionen, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Im nächsten Schritt wollen sie weiter daran arbeiten auch Oberflächentexturen mit höherer Auflösung zu entwickeln.
Jagen und Kunst
Doch auch mit diesem Prototypen ist das koreanische Team schon sehr weit vorne. Andere Wissenschaftler setzten auf im Grundzustand transparente Roboter. 2012 etwa demonstrierten Forschende der Harvard University einen transparenten Seestern-Roboter, über den in Mikrokapillaren farbige Flüssigkeit gespritzt werden kann, um ihn zu tarnen. Ungewöhnlich dagegen ist ein biomimetischer Roboter, den japanische Forscher 2020 vorstellten. Er schaufelt Sand oder Schlamm auf seinen Rücken, um sich zu tarnen.
"Künstliche Tarnung ist eine wichtige Technologie für das Militär und der Markt dafür wächst extrem schnell", schreiben die Forscher in ihrem Paper. "Die aktuelle Entwicklung smarter Textilien für militärische Zwecke steigert das Interesse an adaptiven Tarntechnologien." Neben militärischen Anwendungen könne das Konzept aber auch in Kunst, Architektur und Mode verwendet werden – oder ganz direkt für Jagd und Outdoor-Aktivitäten.
(wst)
