Kirigami-Schlangenroboter verwendet neue Technik, um unwegsames Gelände zu erforschen

Auf dem Campus der Harvard University in Kalifornien war kürzlich ein merkwürdiges Schauspiel zu sehen. Ein langes rosafarbenes Objekt glitt wie eine Raupe über die Straßen. Die Natur war tatsächlich das Vorbild für die Forscher an der Ingenieursschule der Uni. Sie wollten einen Roboter entwickeln, der sich in jedem Gelände fortbewegen kann. Dazu machten sie noch eine Anleihe in Japan. Sie studierten Kirigami, die japanische Kunst des Papierschneidens. Kombiniert kam ein Roboter heraus, der technisch ganz anders ist als alle, die bisher entwickelt wurden.

Bild: Harvard University

Lasercutter formt Zähne aus Kunststoff

„Wir haben gezeigt, dass Kirigami-Prinzipien in weiche Roboter integriert werden können, um eine Fortbewegung auf einfachere und billigere Weise zu erreichen als es mit bisher eingesetzten Technologien möglich war“, sagt Ahmad Rafsanjani, Doktorand an SEAS und Mitglied des Entwicklerteams. Und das ging so. Mit einem Lasercutter schnitten er und seine Kollegen zentimetergroße Schlitze in ein Blatt aus Kunststoff. Dann wickelten sie das Blatt um einen schlauchförmigen Aktuator, der sich wie ein Luftballon aufblasen ließ. Wenn er sich ausdehnt stellen sich die Zähne im Kunststoffblatt auf. Sie vermitteln einen festen Kontakt mit dem Untergrund. Wenn die Luft entweicht legen sich die Zähne flach hin – die Oberfläche ist jetzt glatt.

Roboter soll unwegsame Gebiete erkunden

Rafsanjani und seine Mitstreiter stellten zahlreiche Module dieser Art her und verbanden sie miteinander. Dann entwickelten sie eine Steuersoftware, die dafür sorgt, dass die Zähne am Ende des Roboters ausgefahren werden, während sich die am Vorderteil glätten, sodass der Roboter sich vorwärtsbewegt. Dann zieht er sein Hinterteil nach. Die Bewegung ähnelt tatsächlich der einer Raupe. Steuerungselektronik und Energieversorgung befinden sich am Ende des Roboters. Die Ingenieure arbeiteten mit verschiedenen Zahlformen, mit rundlichen, dreieckigen und trapezförmigen. Letztere erwiese sich als beste Lösung.

„Unsere geländegängigen Roboter werden sich in unzugänglichen Regionen bewegen um sie zu erkunden und Menschen und andere Objekte zu suchen“, sagt Katia Bertoldi, Professorin für Angewandte Mechanik, bei der die Entwickler studieren.

 

via Harvard University