Vorbild Origami 08.08.2014, 09:34 Uhr

Roboter aus Papier baut sich selbst zusammen und läuft los

Während der Roboter hitchBOT gerade alleine durch Kanada trampt, hat die Harvard-Universität einen Roboter entwickelt, der sich alleine zusammenbauen und dann in Bewegung setzen kann. Seine Hülle besteht aus Papier und einer aus der Spielzeugindustrie stammenden Plastikfolie. Doch was wie Spielerei wirkt, könnte in Zukunft für Satelliten oder auch für kleine Helfer im Haushalt genutzt werden.

Er baut sich selbst auf und setzt sich auch automatisch in Bewegung: der neue Faltroboter, den Ingenieure der Harvard-Universität entwickelt haben.

Er baut sich selbst auf und setzt sich auch automatisch in Bewegung: der neue Faltroboter, den Ingenieure der Harvard-Universität entwickelt haben.

Foto: Seth Rolls/SEAS

Es sieht fast aus wie bei „Transformers“: Die Maschinen in den Hollywood-Filmen können selbstständig ihre Gestalt und damit ihre Bewegungsfähigkeit verändern. Ähnlich ist es bei dem Roboter, den ein Team der amerikanischen Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) entwickelt hat. Sein Innenleben besteht nur aus zwei Motoren, zwei Batterien und einer winzigen Steuerungseinheit. Der Clou ist die Hülle: Dafür nutzten die Forscher Papier und eine Folie, die für das in den USA beliebte Spielzeug Shrinky Dinks entwickelt wurde. Sie ist flexibel, härtet aber unter Einwirkung von Hitze aus.

Ingenieure nutzten Anregungen aus der Natur

Die Roboterhülle enthält eine Reihe von feinen Scharnieren, in denen wiederum hitzeleitende Kreisläufe integriert sind. Für die Anordnung dieser Faltpunkte ließen sich die Studenten und Wissenschaftler von der japanischen Origami-Papierkunst inspirieren, aber auch von Beispielen aus der Natur – zum Beispiel der Art, wie Blumen ihre Blüten öffnen oder komplexe Proteine aus Aminosäuren entstehen.

Zunächst sieht der Roboter nur aus wie ein Blatt Papier, auf dem die einfache Antriebstechnik aufgeklebt ist. Wenn Strom aus den Batterien fließt, erhitzt sich die Hülle an den Scharnieren, faltet sich in der vorgegebenen Weise zusammen und bildet ein festes Gerüst.

Der Roboter entfaltet sich binnen vier Minuten

Der Aufbauvorgang soll rund vier Minuten dauern. Danach gibt die Steuerung automatisch ein Signal, damit sich der Roboter in Bewegung setzt. Ein menschlicher Eingriff von außen ist dazu nicht mehr notwendig. „Das ist ein Meilenstein, auf den wir jahrelang hingearbeitet haben“, sagt SEAS-Professor Robert Wood.

Das Entfalten des Roboters dauert vier Minuten. Anschließend läuft er von selber los.

Das Entfalten des Roboters dauert vier Minuten. Anschließend läuft er von selber los.

Foto: Seth Rolls/SEAS

Doktorand Sam Felton beschreibt denkbare Einsatzmöglichkeiten: „Stellen Sie sich vor, ein Dutzend aufeinander gestapelter Roboter-Satelliten wird ins Weltall geschossen. Sie könnten sich dort selbst entfalten und Bilder oder Daten sammeln.“

Ziel: Billigroboter aus dem Supermarkt

Die Harvard-Forscher haben zuvor schon ähnliche flexible, sich selbst aufbauende Maschinen entwickelt, darunter eine per 3D-Druck entstandene Roboterraupe und eine Lampe. Beide brauchten aber noch einen Impuls von außen.

Für die neue Entwicklung nutzte das Team Designprogramme, um das optimale Faltmuster zu finden. Felton baute rund 40 Prototypen, bis er den Roboter hatte, der sich selbst zusammenbauen und loslaufen konnte. Die Folie entstand nur mit Hilfe eines gewöhnlichen Druckers und eines Lasergerätes.

Der jetzt vorgestellte Roboter startet den Faltprozess zehn Sekunden nach Anschalten der Batterien. Der Vorgang könne sich aber künftig auch durch programmierte Umwelteinflüsse wie Druck oder Temperatur auslösen lassen, sagt Felton.

Die Wissenschaftler träumen davon, dass mit ihrer Erfindung der preiswerte Allzweckroboter für den Hausgebrauch Wirklichkeit werden kann. Professor Wood: „Sie würden dann in einen Laden gehen, ungefähr beschreiben, was sie brauchen, und eine Stunde später ihren kleinen Helfer abholen.“

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