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Robotik: 3D-gedruckter Roboter springt im Explosionsschritt

Dieser Roboter ist ganz schön explosiv: In seinem Inneren werden Sauerstoff und Butan gezündet, worauf der Roboter einen Satz macht. Hergestellt wurde er in einem speziellen 3D-Druck-Verfahren.

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Springender Roboter: Weiche und starre Materialien zusammen ermöglichen eine neue Generation von Robotern.
Springender Roboter: Weiche und starre Materialien zusammen ermöglichen eine neue Generation von Robotern. (Bild: Harvard Microrobotics Lab)

Ein Aufleuchten, ein leises Bang - und der Roboter springt. Auf diese Weise könnte er künftig auf fremden Himmelskörpern herumhüpfen. Hergestellt wurde der Roboter per 3D-Druck.

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Für einen Roboter sieht dieser recht merkwürdig aus: wie ein umgedrehter Suppenteller, um den herum drei ebenfalls umgedrehte Eierbecher angeordnet sind. Der Suppenteller ist der Antrieb des Roboters. Es ist eine Hohlkammer, in die Butan und Sauerstoffe geleitet und gezündet werden. Die Explosion dehnt die Kammer aus und katapultiert so den Roboter in die Luft - etwa 75 Zentimeter in die Höhe und 15 Zentimeter zur Seite.

Die Füße werden aufgepumpt

Die drei kleineren Kegel sind die Füße des Roboters, die der Navigation dienen. Es sind ebenfalls Hohlkammern. Wird Luft in die Kammer geleitet, hebt sich der Roboter an dieser Seite. Indem ein oder zwei Beine aufgepumpt werden, kann die Richtung vorgegeben werden, in die der Roboter springt.

  • Der Sprungroboter im Einsatz. (Bild: UCSD)
  • Der untere Teil ist für den Antrieb und die Navigation zuständig, Unter dem Überrollbügel sitzt die Steuerung. (Bild: Harvard Microrobotics Lab)
  • Hart gegen weich: Harte Komponenten können beim Aufprall brechen. (Bild: UCSD)
Der Sprungroboter im Einsatz. (Bild: UCSD)

Die Steuerung sitzt auf dem Antriebsmodul. Dazu gehören ein kleiner Bordcomputer, eine Stromquelle mit Akku, ein Kompressor sowie Tanks für Sauerstoff und Butan. Darüber sitzt eine Art Überrollbügel, der die Komponenten schützen soll, wenn der Roboter falsch aufkommt.

Der Roboter hat Vorgänger

Entwickelt wurde der Roboter von Forschern der Universität von Kalifornien in San Diego (University of California San Diego, UCSD) zusammen mit Kollegen von der Harvard-Universität um George Whitesides. Grundlage des Roboters sind zwei Roboter mit Explosionsantrieb, die die UCSD-Forscher um Michael Tolley im vergangenen Jahr sowie 2013 vorgestellt hatten.

Die Arbeitsgruppe von Whitesides beschäftigt sich seit einigen Jahren mit sogenannten Softbots. Das sind Roboter ohne eine starre Struktur. Ihre Gliedmaßen sind Hohlkammern. Sie können sich verformen und bewegen sich dadurch fort.

3D-Drucker verarbeitet verschieden harte Kunststoffe

Das Besondere an diesem Roboter ist, dass er aus starren und weichen Komponenten besteht. Aufgebaut wurden die Strukturen mit einem 3D-Drucker, der mehrere Materialien verarbeiten kann. Das erlaubte es, den Komponenten unterschiedliche Grade von Festigkeit zu verleihen. Bei der Antriebs-Hemisphäre beispielsweise: Ihre Oberseite ist steif, damit die Steuerung darauf montiert werden kann und sie die Explosion aushält. Die Unterseite hingegen ist weich, damit sie sich ausdehnen kann.

Die Kombination aus verschieden harten Materialien bringt Vorteile. Die festen Bestandteile geben dem Roboter Stabilität - so ist es schwierig, auf einem Softbot die Komponenten für die Steuerung und die Energieversorgung zu befestigen. Die weichen, also elastischen Teile wiederum überstehen die Landung eher als starre.

Materialkombination ermöglicht neue Roboter

"Weiche und starre Materialien zusammenzubringen, wird unserer Ansicht nach dazu beitragen, eine neue Generation von schnellen und wendigen Robotern zu entwickeln, die robuster und anpassungsfähiger sind als ihre Vorgänger und die sicher mit Menschen zusammenarbeiten können", sagte Tolley. Die Forscher stellen ihre Entwicklung in der Fachzeitschrift Science vor.

Der hüpfende Roboter könnte beispielsweise für die Erkundung fremder Himmelskörper eingesetzt werden. Der Prototyp schafft über 30 Sprünge.

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Moe479 13. Jul 2015

egal wie, das wäre nicht das schlimmste ... das schlimmste ist doch, dass er kein 'smart...


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