Origami: Roboteraktoren nach dem Vorbild japanischer Faltkunst

Softbots sind biegsame Roboter aus Kunststoff. US-Wissenschaftler geben ihnen mehr Form, indem sie traditionelle japanische Papierfalttechniken anwenden.

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Origami-Aktor: Papier verleiht Form.
Origami-Aktor: Papier verleiht Form. (Bild: Harvard University)

Origami ist die japanische Kunst, aus einem Blatt Papier Figuren zu falten. Wissenschaftler der Universität in Harvard nutzen diese traditionellen Techniken jetzt, um Roboter zu bauen.

Beschichtetes Papier

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Die Aktoren, die die Forscher um George Whitesides bauen, bestehen aus Papier, das mit Silikon beschichtet ist. Daraus haben die Wissenschaftler unterschiedliche Aktoren gefaltet, die pneumatisch betrieben werden. So haben sie aus dem beschichteten Papier etwa eine blasebalgähnliche Konstruktion geschaffen. Wird Luft in den 8,3 Gramm schweren Balg hineingepumpt, dehnt dieser sich um das Mehrfache seiner ursprünglichen Länge aus. Das Konstrukt ist dabei stabil genug, um das Gewicht von einem Kilogramm zu heben. Dafür reicht ein Druck von 238 Millibar aus.

Werden die Falten des Balgs an einigen Stellen mit ein wenig Klebstoff beträufelt, verlängert sich der Aktor nicht, sondern verformt sich: Er bildet einen Winkel, ein U oder einen Kreis. Auch eine Verformung mit zwei Kurven, also eine S-Form, ist möglich. Wird ein Streifen aus silikongetränktem Papier an einer Seite des Aktors angebracht, bildet dieser beim Aufblasen eine Kurvenform.

Aufpumplampe

Ein anderes System kann als Beleuchtung eingesetzt werden: Eine Leuchtdiode (LED) befindet sich in einer pneumatischen Kammer, in deren gefaltete Wände Aluminiumstreifen eingelassen sind. Diese verhindern, dass Licht nach außen dringt. Wird aber Luft in die Kammer gepumpt, bläht diese sich auf. Dadurch werden durchscheinende Schichten freigelegt, durch die Licht nach außen dringen kann.

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Vorteil der Materialkombination sei, dass das Papier den Silikonteilen eine feste Form verleihe, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin Advanced Functional Materials. Das habe den Vorteil, dass die Konstruktion zwar flexibel sei, sich aber nicht ausdehne. Diese eigneten sich sehr gut als Aktoren für weiche Roboter, sogenannte Softbots.

Softbots go everywhere

Solle sich ein Roboter durch Rohre, Geröll oder anderes unstrukturiertes Gelände bewegen, müsse er biegsam sein, erklärte Xin Chen, ein Mitglied des Teams, dem US-Technologiemagazin Wired. Weiche Roboter könnten viel mehr Stellen erreichen als harte.

Das Team um Whitesides arbeitet schon länger mit pneumatisch betriebenen Softbots. Im vergangenen Herbst etwa stellte es einen Roboter vor, der sich wie ein Tintenfisch oder ein Seestern fortbewegt, indem er sich verformt.

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