Stellt euch einen Roboter vor, der einfach so in die Höhe schießen kann – ganz ohne Beine! Was klingt wie Science-Fiction, ist Forschenden am Georgia Institute of Technology jetzt gelungen. Inspiriert von winzigen Fadenwürmern (Nematoden) haben sie einen weichen Roboter entwickelt, der erstaunliche Sprünge vollführen kann.
Das „Wow“: Ein Wurm als Hochspringer-Vorbild
Herkömmliche Roboter, besonders solche mit starren Gelenken und Motoren, stoßen in unebenem oder schwer zugänglichem Gelände oft an ihre Grenzen. Die Natur hat hier clevere Lösungen parat, und manchmal sind die besten Ideen in den kleinsten Kreaturen versteckt. In diesem Fall lieferten winzige, nur hauchdünne Fadenwürmer die entscheidende Inspiration.
Diese winzigen Würmer, die oft parasitisch leben, haben keine Beine. Wie bewegen sie sich fort, besonders wenn sie schnell weg müssen? Die Forschenden beobachteten mit Hochgeschwindigkeitskameras, wie sich die Nematoden blitzschnell verbiegen und dabei eine Art „Knick“ erzeugen. Wenn dieser Knick sich explosionsartig löst, katapultiert er den Wurm vorwärts oder rückwärts – ein verblüffend effektiver Sprungmechanismus!
Vom Wurm zum Springer: So funktioniert der Soft-Roboter
Dieses faszinierende Naturphänomen wollten die Ingenieurinnen und Ingenieure nachbilden. Sie entwickelten einen rund 12,5 Zentimeter langen, weichen Roboter. Stellt euch das wie einen Silikonstab vor. Um ihm die nötige Struktur und Federkraft zu verleihen, die für den Sprungmechanismus entscheidend ist, integrierten sie eine Art „Rückgrat“ aus Carbonfasern.
Der Trick liegt darin, dass der weiche Körper des Roboters in Kombination mit der steiferen Carbonfaser-Struktur gezielt instabil werden kann – ähnlich dem Knick beim Fadenwurm. Wird diese Spannung aufgebaut und dann schlagartig freigegeben, schnellt der Roboter in die Höhe. Und das im wahrsten Sinne des Wortes: Obwohl der Roboter keine Beine hat, kann er beeindruckende 3 Meter hoch springen! Das ist fast so hoch wie ein Basketballkorb!
Die Forschenden nennen diesen Mechanismus „reversible Knickinstabilität“. Er erlaubt dem Roboter, sich schnell zusammenzuziehen und diese gespeicherte Energie dann für einen explosionsartigen Sprung zu nutzen. Und das Beste daran: Der Roboter ist robust genug, um diesen Vorgang immer wieder zu wiederholen.
Warum ist das so spannend? Mögliche Einsatzgebiete
Diese Forschung ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Bionik – also die Nachahmung von Prinzipien aus der Natur – zu innovativen technischen Lösungen führen kann. Weiche Roboter haben viele Vorteile gegenüber ihren starren Pendants. Sie sind oft flexibler, können sich besser an ihre Umgebung anpassen und sind potenziell sicherer im Umgang mit Menschen oder empfindlichen Objekten.
Ein springender Soft-Roboter eröffnet ganz neue Möglichkeiten für zukünftige Roboteranwendungen:
- Erkundung unbekannten Terrains: Roboter, die springen können, könnten Hindernisse wie Felsen oder Spalten überwinden, die für Rad- oder Laufroboter schwierig wären. Das ist besonders spannend für die Erkundung ferner Planeten oder auch Katastrophengebiete hier auf der Erde.
- Wartung und Inspektion: Solche agilen Roboter könnten schwer zugängliche Stellen in Industrieanlagen, Brücken oder Gebäuden erreichen, um Inspektionen durchzuführen oder kleinere Reparaturen vorzunehmen.
- Logistik: In Lagern oder Sortieranlagen könnten springende Roboter helfen, Gegenstände auf verschiedenen Ebenen zu erreichen.
- Umweltmonitoring: Winzige springende Roboter könnten eingesetzt werden, um Daten in schwer zugänglichen Ökosystemen zu sammeln, ohne diese zu stören.
Die Fähigkeit, die Sprunghöhe und -richtung zu steuern, macht diese Art von Soft-Robotern extrem vielseitig.
Ein kleiner Wurm zeigt, was möglich ist
Diese Arbeit, veröffentlicht im renommierten Fachjournal „Science Robotics“, zeigt einmal mehr, dass die Natur eine unerschöpfliche Quelle für wissenschaftliche und technische Innovationen ist. Wer hätte gedacht, dass ein winziger Fadenwurm uns den Weg zu einer neuen Generation von springenden Robotern weisen könnte?
Es wird spannend zu sehen sein, wie sich diese Technologie weiterentwickelt und welche faszinierenden Anwendungen daraus noch entstehen werden. Vielleicht sehen wir bald kleine, wurm-inspirierte Roboter, die durch unsere Umwelt hüpfen und uns bei verschiedensten Aufgaben helfen.
Die Originalarbeit findet ihr hier: Science Robotics: Reversible kink instability drives ultrafast jumping in nematodes and soft robots
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Was denkt ihr über diesen springenden Roboter?
Findet ihr es auch so faszinierend, wie sehr uns die Natur inspirieren kann? Welche anderen Einsatzmöglichkeiten fallen euch für einen springenden Roboter ein? Teilt eure Gedanken in den Kommentaren unten!