Neuer Schwimmroboter paddelt ohne Motor

Pasadena (pte004/18.05.2018/06:15) - Einen schwimmenden Roboter mit Selbstantrieb ohne Motor und Batterie haben Forscher des California Institute of Technology http://caltech.edu (Caltech) in Zusammenarbeit mit Kollegen der ETH Zürich http://ethz.ch entwickelt. Was nach einem physikalisch unmöglichen Perpetuum mobile klingt, beruht auf seriöser Technik. Die Flügel des Roboters verformen sich in Abhängigkeit mit der Umgebungstemperatur.

Mal eingekringelt, mal gestreckt

"Unser Roboter beweist, dass wir Roboter bewegen und kontrollieren können, wenn wir strukturiertes Material einsetzen, das sich abhängig von den Umweltbedingungen verformt", sagt Chiara Daraio, Mechanik-Professor am Caltech. Das System basiert auf Streifen aus einem Kunststoff, der sich zusammenkringelt, wenn er in kaltes Wasser kommt, und streckt, wenn die Umgebung warm ist. Die Polymerstreifen sind so positioniert, dass sie einen im Rumpf befindlichen mechanischen Schalter betätigen, sodass sich die seitlich angebrachten Paddel wie bei einem Ruderboot bewegen.

Der Schalter ähnelt der stählernen Feder eines Knackfroschs, der zwei Positionen einnehmen kann. Die Polymerstreifen sorgen dafür, dass der Schalter abwechselnd die beiden ihm möglichen Positionen einnimmt. Wenn man den Roboter in warmes Wasser setzt, bewegt er sich, weil die Paddel einmal schlagen. Er trägt sogar eine kleine Nutzlast - das Wappen des Caltech. Noch müssen sie von Hand in die Ausgangsposition zurückbewegt werden, eine kontinuierliche Fortbewegung ist nicht möglich.

Antrieb per Salzgehalt oder pH-Wert

Jetzt arbeiten die Forscher daran, den Schalter so zu modifizieren, dass er selbstständig zurückschnappt. Wenn der Roboter dann in Wasser gesetzt wird, dessen Temperatur örtlich schwankt, bewegt er sich vorwärts. Dann, so die Forscher, ist er imstande, sich dauerhaft zu bewegen. Die Experten suchen nun nach Polymeren, die sich verdrillen und strecken, wenn andere Umweltparameter sich ändern, etwa der pH-Wert oder der Salzgehalt. Eine vage Vorstellung, was man damit anfangen kann, haben die Forscher bereits. Sie könnten in einer Miniversion beispielsweise Medikamente transportieren.

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