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Faszination Technik Künstlicher Plattwurm als Miniatur-Schwimmroboter im Einsatz

Quelle: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) 2 min Lesedauer

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Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: einen Miniatur-Schwimmroboter, bei dem man sich den Plattwurm zum Vorbild nahm.

Dieser Miniaturroboter weist quasi die dynamischen Eigenschaften eines Plattwurms auf, um sich auch im Wasser problemlos fortbewegen zu können.(Bild: MPI-IS)
Dieser Miniaturroboter weist quasi die dynamischen Eigenschaften eines Plattwurms auf, um sich auch im Wasser problemlos fortbewegen zu können.
(Bild: MPI-IS)

Schwimmroboter spielen eine entscheidende Rolle bei der Erfassung von Umweltverschmutzung, der Untersuchung von Unterwasserwelten und bei der Beobachtung der Wasserqualität in sensiblen Ökosystemen. Man denke an Korallenriffe oder Seeufer. Viele Roboter sind nach Aussage der Forscher jedoch auf laute Propeller angewiesen, die die Tierwelt stören oder sogar schädigen können. Darüber hinaus stellt das natürliche Durcheinander in diesen Umgebungen – einschließlich Pflanzen, Tieren oder Treibgut – eine Herausforderung für Schwimmroboter dar.

Wendiges Leichtgewicht

Daher haben Forscher des Soft Transducers Lab und des Unsteady Flow Diagnostics Lab der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der EPFL sowie des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme einen kompakten und äußerst wendigen Roboter entwickelt. Er könne sich durch enge Lücken manövrieren und Nutzlasten transportieren, die viel schwerer seien als er selbst. Dieser schwimmende Roboter ist kleiner als eine Kreditkarte und nur sechs Gramm schwer. Damit eigne er sich ideal für Umgebungen mit begrenztem Platz – etwa, wenn es um die Inspektion von Maschinen, die sich im Wasser befinden, gehe. Die Herstellung von freischwimmenden, ultradünnen Robotern für aquatische Umgebungen war dabei eine ganz neue Herausforderung für das Team, das bereits einen insektoiden Krabbelroboter gebaut hat. Weil er sich statt per Propeller mittels wellenförmiger Flossen bewegt, schwimmt er auch besonders leise, heißt es seitens der Wissenschaftler.

Beweglich wie eine Quadrocopter-Drohne

Indem der künstliche Plattwurm seine Flossen bis zu zehnmal schneller schwingt als marine Plattwürmer, kann er eine beeindruckende Geschwindigkeit von zwölf Zentimetern (etwa 2,6 Körperlängen) pro Sekunde erreichen, wie die Forscher anmerken. Schließlich erhält der Roboter durch den Einbau von vier künstlichen Muskeln, die die Flossen antreiben, seine gute Manövrierfähigkeit. Neben dem Vorwärtsschwimmen und Wenden, kann er auch kontrolliert rückwärts und seitwärts schwimmen – eine Beweglichkeit, die der einer Quadrocopter-Drohne ähnelt, aber für aquatische Umgebungen ausgelegt ist.

Kompaktes elektronisches Steuerungssystem

Für den Antrieb des Roboters entwickelte man ein kompaktes elektronisches Steuerungssystem, das die Aktoren des Roboters mit einer Spannung von maximal 500 Volt und einer geringen Leistung von 500 Milliwatt versorgt – das seien etwa 25 Prozent von dem, was eine elektrische Zahnbürste brauche. Die Spannung ist zwar hoch, doch die fließenden Ströme sind niedrig – darauf kommt es an. Die abgeschirmten Schaltkreise des Roboters schützen die Umgebung außerdem. Ein weiteres Merkmal ermöglicht den autonomen Betrieb. Gemeint sind Lichtsensoren, die als einfache Augen fungieren, mit denen der Roboter Lichtquellen erkennen und ihnen folgen kann.

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