Ein Forscherteam der Tsinghua-Universität hat den weltweit kleinsten kabellosen Mikroroboter vorgestellt. Das neun Zentimeter lange Gerät kann sowohl am Boden als auch in der Luft agieren. Mögliche Einsatzgebiete sind die Medizin sowie die Erkundung gefährlicher Umgebungen.

Ein chinesisches Forscherteam hat den weltweit bislang kleinsten und leichtesten kabellosen Mikroroboter entwickelt, der sich in verschiedene Formen verwandeln kann und den Menschen bei der Ausführung einer Vielzahl von Aufgaben in komplexen und gefährlichen Umgebungen ersetzen soll.

Der neun Zentimeter lange und 25 Gramm schwere Roboter kann sowohl am Boden als auch in der Luft flexibel agieren. Seine Bodengeschwindigkeit erreicht nach Angaben des Forscherteams der Tsinghua-Universität bis zu 1,6 Meter pro Sekunde.

Das Forscherteam hat vor kurzem einen kleinen Aktuator in Form eines dünnen Films entwickelt, der es den Mikrorobotern ermöglicht, ihre Form kontinuierlich zu verändern und in bestimmten Konfigurationen zu „verriegeln“ – ähnlich wie ein Transformator – und so ihre Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Umgebungen zu verbessern. Der Aktuator ist ein Gerät mit kontrollierbarer Formveränderungsfähigkeit und dient als „Herz“ eines Mikroroboters. Mit diesem Aktuator und einer von Lego inspirierten Designstrategie haben die Forscher den weltweit kleinsten und leichtesten kabellosen terrestrisch-luftgestützten Mikroroboter geschaffen.

Laut Zhang Yihui besteht der Roboter aus mehreren Komponenten, darunter Aktuatoren, Rotoren, Motoren, Steuermodule und eine Lithiumbatterie. Zhang ist Professor an der School of Aerospace Engineering und am State Key Laboratory of Flexible Electronics Technology der Tsinghua-Universität, der das Forschungsteam leitete. Er erklärte, dass der Aktuator aufgrund seiner steuerbaren Formveränderung es den Rotoren ermöglicht, sich in Räder zu verwandeln, wenn der Roboter auf dem Boden landet.

Das Team wies darauf hin, dass die Möglichkeit, dass Roboter gehen, laufen, springen, fliegen, klettern und sich jederzeit in jede beliebige Form verwandeln können, entscheidend für die Erweiterung ihrer Anwendungsszenarien ist. Derzeitige kleine Aktuatoren mit einer Größe von weniger als fünf Zentimetern haben im Allgemeinen Schwierigkeiten, sowohl eine kontinuierliche Formveränderung als auch eine Verriegelung zu erreichen, was die Miniaturisierung und ungebundene Steuerung von multimodalen Robotern stark einschränkt.

Auf der Grundlage von Innovationen im Bereich des synergetischen Material-Struktur-Designs hat das Forschungsteam eigenständig einen Miniatur-Aktuator entwickelt, der nur wenige Millimeter groß ist. Als „morphbares Exoskelett“ kann es funktionelle Komponenten wie Sensoren und Motoren integrieren und so die Schaffung komplexer Robotersysteme ermöglichen.

Laut Zhang bietet die Forschung neue Ideen und Wege für die Entwicklung von Miniaturrobotern. In Zukunft könnten solche ungefesselten terrestrisch-luftgestützten Mikroroboter in Szenarien wie der Fehlerdiagnose und Wartung von Geräten sowie der Erforschung von geologischen und kulturellen Relikten eingesetzt werden und den Menschen in komplexen und gefährlichen Umgebungen ersetzen.

Der Miniatur-Aktuator kann auch in bioelektronischen Geräten eingesetzt werden und ermöglicht die Entwicklung von implantierbaren medizinischen Geräten und haptischen Feedback-Schnittstellen für Anwendungen der virtuellen Realität (VR) und der erweiterten Realität (AR).

Zhang erläuterte, dass der Miniaturaktuator aufgrund seiner kontrollierbaren Verformung bei der Entwicklung von Gefäßstents eingesetzt werden kann, die Bereiche im Blutgefäß öffnen und einen besseren Blutfluss ermöglichen.