1,6 g leicht 09.06.2016, 13:14 Uhr

Dieser Roboter aus dem 3D-Drucker springt wie eine Antilope

Er hüpft, watschelt und beherrscht sogar das Prellspringen der Antilopen: ein kleiner Roboter, den US-Ingenieure mit dem 3D-Drucker gebaut haben. Lesen Sie hier, welchen Antrieb sie sich für den 1,6 g leichten Winzling ausgedacht haben. 

Der 2 cm kleine Roboter bewegt sich souverän über unebenes Gelände. Er beherrscht sogar den Prellsprung der Antilopen.

Der 2 cm kleine Roboter bewegt sich souverän über unebenes Gelände. Er beherrscht sogar den Prellsprung der Antilopen.

Foto: University of Maryland

Groß kann jeder, werden sich Ryan St. Pierre und Sarah Bergbreiter gedacht haben. Die Ingenieure der Universität von Maryland haben deswegen mit dem 3D-Drucker einen 2 cm kleinen Laufroboter gebaut, der nur 1,6 g wiegt. Um Gewicht zu sparen, haben sie auf einen Motor verzichtet. Stattdessen haben sie in jedes der vier Beine einen kleinen Neodym-Magnet eingebaut. Unterhalb der Oberfläche, auf der sich der 0,5 cm hohe Roboter bewegt, ist ein rotierender Magnet angebracht, der die Beine ebenfalls in Rotation versetzt. 

Mini-Roboter beherrscht Prellspringen der Antilopen

Um die Beweglichkeit ihrer Erfindung auf der International Conference on Robotics and Automation (Icra) in Stockholm zu demonstrieren, haben die Ingenieure mit dem 3D-Drucker eine Teststrecke mit würfelförmigen Erhebungen gedruckt. Der Roboter meistert sie mit verschiedenen Gangarten. Er watschelt, trabt und hüpft – je nachdem, welche Kombination der Polarisierung eingestellt ist.

Antrieb des Roboters: Ein rotierender Magnet (weiß) versetzt die vier Beine mit Neodym-Magneten in Rotation.

Antrieb des Roboters: Ein rotierender Magnet (weiß) versetzt die vier Beine mit Neodym-Magneten in Rotation.

Quelle: University of Maryland

Und er beherrscht sogar das Prellspringen, genau wie eine Antilope, die sich mit dieser Gangart auf rauem Gelände fortbewegt. Dabei katapultieren sich die Tiere mit steifen Läufen bis zu 3 m in die Luft und können bis zu 90 km/h erreichen. Und auch der kleine Roboter ist ziemlich flink. Er erreicht auf ebenem Grund eine Geschwindigkeit von 78 mm/s – in einer Sekunde legt er somit ungefähr die vierfache Körperlänge zurück.

Vorbild war der Aufklärungsroboter X-RHex

Inspirieren lassen hatten sich die Ingenieure von Kollegen der Universität von Pennsylvania in Philadelphia. Dort entstand vor etwa vier Jahren X-RHex – ein 9 kg schwerer Roboter, der in unebenem Gelände Aufklärungsarbeit leistet. Dafür haben die Konstrukteure sechs halbkreisförmige Metallstreben am Rumpf befestigt.

Vorbild der Roboter aus dem 3D-Drucker ist der X-RHex. Der Roboter meistert schwieriges Gelände dank sechs halbkreisförmiger Metallstreben am Rumpf.

Vorbild der Roboter aus dem 3D-Drucker ist der X-RHex. Der Roboter meistert schwieriges Gelände dank sechs halbkreisförmiger Metallstreben am Rumpf.

Quelle: University of Pennsylvania

Die Streben rotieren, jeweils drei im gleichen Takt. Ein Antriebskonzept, das X-RHex flexibel macht. Der Roboter geht problemlos über Bordsteine, durch hohes Gras oder Felslandschaften. Die zehn Lithium-Polymer-Zellen mit einer Kapazität von 144 Wh ermöglichen dabei eine Laufzeit von bis zu drei Stunden.

Nächste Generation des 3D-Roboters ist 2,5 mm klein

Während X-RHex 57x39x7,5 cm groß ist, wollen Ryan St. Pierre und Sarah Bergbreiter noch kleiner bauen. Sie haben mit dem 3D-Drucker bereits einen 1 cm kleinen Roboter hergestellt. Derzeit arbeiten sie an einer 2,5 mm kleinen Version. „Es ist immer eine spaßige Herausforderung, die Roboter so klein wie möglich zu machen“, sagte Ryan gegenüber dem US-Wissenschaftsmagazin IEEE Spectrum. „Kleinere Roboter können an Orte gehen, die größere nicht erreichen können. Sie in verschiedenen Größen zu haben, erhöht ihren Nutzen.“

Schwarmroboter der Universität Maryland: Sie können auch Gebäude und Brücken auf Schäden untersuchen und sind so klein wie eine Penny-Münze.

Schwarmroboter der Universität Maryland: Sie können auch Gebäude und Brücken auf Schäden untersuchen und sind so klein wie eine Penny-Münze.

Quelle: Universität Maryland

Und welchen Nutzen haben die kleinen Kerlchen? „Denken Sie an die Trümmer nach einer Naturkatastrophe wie einem Erdbeben. Stellen Sie sich vor, wie diese kleinen Roboter in den Trümmern nach Überlebenden suchen“, sagt Bergbreiter in einem Beitrag des Magazins TED. „Stellen Sie sich vor, was möglich wäre, wenn kleine Roboter durch Ihren Blutkreislauf schwimmen. Man könnte operieren, ohne den Patienten dafür aufschneiden zu müssen.“

 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitet als freiberuflicher Journalist für Zeitschriften und Onlinemagazine wie die VDI Nachrichten und Ingenieur.de.

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