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Faszination Technik Wie sich Miniaturroboter mittels Baukastensystem herstellen lassen

Redakteur: Alina Hailer

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein Baukastensystem für Miniaturroboter.

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Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
KEBA Industrial Automation Germany GmbH
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
invenio AG
Mit dem Baukastensystem können kleinste Maschinen hergestellt werden, die ihre Form verändern können.
Mit dem Baukastensystem können kleinste Maschinen hergestellt werden, die ihre Form verändern können.
(Bild: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme)

Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) hat ein System entwickelt, das die individuelle Herstellung von Miniaturrobotern auf Basis eines Baukastensystems ermöglicht. Die verschiedenen Bausteine – auch Voxel genannt – können ähnlich wie in einem Lego-System kombiniert werden.

Das Projekt ist ein Ergebnis vorangegangener Arbeiten des MPI-IS zu magnetisch gesteuerten, kabellosen Robotern für die Medizintechnik.

Materialvielfalt sorgt für mehr Funktionalität

Bisher waren die Miniaturroboter produktionsbedingt nur aus einem Material hergestellt. Mithilfe des Baukastensystems können nun auch verschiedene Materialien kombiniert werden: Welche, die die Konstruktion halten, und magnetische Komponenten, die die Steuerung der weichen Maschinen ermöglichen.

Die Basis wird durch Polymere oder andere Elastomere wie Gelatine gebildet. Die magentischen Komponenten bestehen aus Materialien, in die magnetische Mikro- oder Nanopartikel eingebettet werden. So wird der Roboter steuerbar. Durch die Möglichkeit der Kombination von magnetischen Teilen hat jeder hergestellte Roboter sein individuelles Magnetisierungsprofil und die Funktionalität verbessert sich.

Das neue System erlaubt es den Forschern, komplexe Konstrukte zu bauen, die maßgeschneidert funktionieren. Laut Metin Sitti, Leiter der Abteilung für Physische Intelligenz, könnte das Baukastensystem den Weg für Roboter ebnen, die zukünftig in der minimal-invasiven Medizin eingesetzt werden könnten.

Die komplexe Steifigkeitsverteilung der weichen Miniaurroboter erlaubt eine reversible Formveränderung des Konstruktes.
Die komplexe Steifigkeitsverteilung der weichen Miniaurroboter erlaubt eine reversible Formveränderung des Konstruktes.
(Bild: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme)

Automatisierte Herstellung

Die einzelnen Voxel der Roboter sind etwa 100 Mikrometer klein, weshalb die Herstellung sehr komplex ist. Die Forscher müssen die einzelnen Teile der Roboter noch per Hand unter einem Mikroskop zusammensetzen. Das Team strebt jedoch an, die gesamte Herstellung zu automatisieren, um die Roboter eines Tages auf den Markt bringen zu können.

Die Abteilung für Physische Intelligenz hat bereits eine Vielzahl an Robotern entwickelt: von einem krabbelnden und rollenden, von einer Raupe inspirierten Roboter über ein spinnenartiges Konstrukt, das hoch springen kann, bis hin zu einem nachgebauten Heuschreckenbein und magnetisch gesteuerten Maschinen, die wie Quallen schwimmen. Die neue Plattform bietet den Forschern nun neue Möglichkeiten, diesen Trend voranzutreiben.

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