Das Foto zeigt kabellose Mikroroboter für Land und Luft, die von einem Forschungsteam der Tsinghua-Universität in Chinas Hauptstadt Beijing entwickelt wurden, 2. Januar 2025. (Tsinghua-Universität/Handout via Xinhua)
BEIJING, 22. April (Xinhua) -- Um den Anwendungsbereich von Robotern zu erweitern, ist es entscheidend, dass sie in Echtzeit laufen, springen, fliegen, klettern und in beliebigen Formen "einrasten" können.
Ein Forschungsteam der Tsinghua-Universität in Beijing hat einen dünnschichtigen, kleinen Aktuator entwickelt, mit dem Mikroroboter ihre Form kontinuierlich verändern und in bestimmten Konfigurationen „einrasten“ können, ähnlich wie die „Transformers“ aus einem berühmten Kinofilm. Dadurch wird ihre Anpassungsfähigkeit an die Umgebung erheblich verbessert. Der Durchbruch wurde online in der renommierten internationalen Fachzeitschrift Nature Machine Intelligence veröffentlicht.
„Durch die Integration dieses Aktuators in unser von Lego inspiriertes Designkonzept haben wir den weltweit kleinsten und leichtesten Mikroroboter für Land und Luft geschaffen, der in der einschlägigen Literatur bekannt ist. Er ist nur neun Zentimeter lang und wiegt 25 Gramm“, sagte Zhang Yihui von der School of Aerospace Engineering und dem State Key Laboratory of Flexible Electronics Technology der Tsinghua-Universität.
Aktuatoren, das „Herzstück“ von Mikrorobotern, sind Geräte mit steuerbarer Formveränderungsfähigkeit.
„Die Entwicklung kabelloser, ultrakompakter Mikroroboter mit komplexen Formveränderungsfähigkeiten ist eine enorme Herausforderung“, erklärte Zhang.
Bestehende Aktuatoren mit einer Größe von weniger als fünf Zentimetern haben in der Regel Schwierigkeiten, eine kontinuierliche Formveränderung und -fixierung zu erreichen, was die Miniaturisierung und kabellose Steuerung multimodaler Roboter stark einschränkt.
Durch ein innovatives synergistisches Material-Struktur-Design entwickelte Zhangs Team einen Miniatur-Aktuator, der nur wenige Millimeter groß ist. Als „verformbares Exoskelett“ kann er funktionale Komponenten wie Sensoren und Motoren integrieren, um komplexe Robotersysteme aufzubauen.
Bemerkenswert ist, dass dieser Aktuator elektrisch gesteuert werden kann, um sich kontinuierlich in jede gewünschte Form zu verformen und dann in der verformten Konfiguration „einzurasten“, was mit bisherigen kleinen Aktuatoren nur schwer zu erreichen war.
„Mit der von Lego inspirierten Designstrategie haben wir einen kabellosen Mikroroboter für Land und Luft konstruiert, der agile Flug- und Landbewegungen ausführen kann und auf dem Boden eine Geschwindigkeit von bis zu 1,6 Metern pro Sekunde erreicht“, so Zhang.
Darüber hinaus entwickelte das Team einen 4,5 Zentimeter hohen, 0,8 Gramm schweren Mini-„Transformer“-Aktuator mit mehr als zehn Aktuatoreinheiten sowie einen multifunktionalen Radroboter, der sich in einen „Sportwagen“, ein „Flügelauto“ und einen „Lieferwagen“ verwandeln kann.
Inspiriert von Heuschrecken und anderen Insekten integrierten die Forscher biologische Morphologien und Fortbewegungsfähigkeiten in ihre Entwürfe.
Die Arbeit bietet neue Ideen und Wege für die Entwicklung von Mikrorobotern. „Zukünftige Anwendungen umfassen Gerätediagnostik, geologische Untersuchungen und Einsätze in gefährlichen Umgebungen“, sagte Zhang. „Der Aktuator kann auch in bioelektronischen Geräten eingesetzt werden und ermöglicht die Entwicklung von implantierbaren medizinischen Geräten und haptischen Schnittstellen für Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR).“
(gemäß der Nachrichtenagentur Xinhua)
