Dieser weiche Roboter wird gepumpt, um sich fortzubewegen

Eine neue Erfindung der Ingenieure von Cornell bewegt sich durch das Pumpen von Flüssigkeiten.

Von Charlotte Hu | Veröffentlicht am 24. Januar 2023, 18:00 Uhr EST

Wenn wir an Roboter denken, denken wir normalerweise an klobige Zahnräder, mechanische Teile und ruckartige Bewegungen. Doch eine neue Generation von Robotern hat versucht, dieses Schema zu durchbrechen.

Seit der tschechische Dramatiker Karel Čapek im Jahr 1920 erstmals den Begriff „Roboter“ prägte, haben sich diese Maschinen in vielen Formen und Größen entwickelt. Roboter können heute hart, weich, groß, mikroskopisch klein, körperlos oder menschenähnlich sein, wobei die Gelenke durch eine Reihe unkonventioneller Motoren wie Magnetfelder, Luft oder Licht gesteuert werden.

Ein neuer sechsbeiniger Soft-Roboter eines Ingenieurteams der Cornell University hat der Bewegung eine eigene Wendung gegeben und mithilfe von Fluidmotoren komplexe Bewegungen ausgeführt. Das Ergebnis: Ein freistehendes, käferähnliches Gerät, das einen Rucksack mit einem batteriebetriebenen Arbotix-M-Controller und zwei Spritzenpumpen darauf trägt. Die Spritzen pumpen Flüssigkeit in die Gliedmaßen des Roboters hinein und aus diesen heraus, während er mit einer Geschwindigkeit von 0,05 Körperlängen pro Sekunde über eine Oberfläche schlendert. Das Design des Roboters wurde in einem Artikel, der letzte Woche in der Zeitschrift Advanced Intelligent Systems veröffentlicht wurde, ausführlich beschrieben.

Der Roboter entstand aus Cornells Collective Embodied Intelligence Lab, das Möglichkeiten erforscht, wie Roboter mit anderen Teilen ihres Körpers außerhalb eines zentralen „Gehirns“, ähnlich wie ein Oktopus, denken und Informationen über die Umgebung sammeln können. Dabei würde sich der Roboter bei der Berechnung, was als nächstes zu tun ist, auf seine Version von Reflexen statt auf umfangreiche Berechnungen verlassen.

[Verwandt:Dieser magnetische Roboterarm wurde von Oktopustentakeln inspiriert]

Um den Roboter zu bauen, schuf das Team sechs ausgehöhlte Silikonbeine. Im Inneren der Beine befinden sich mit Flüssigkeit gefüllte Bälge (stellen Sie sich das Innere eines Akkordeons vor) und Verbindungsrohre, die in einem geschlossenen System angeordnet sind. Die Rohre verändern die Viskosität der im System fließenden Flüssigkeit und verzerren die Form der Beine. Durch die Geometrie der Balgstruktur kann Flüssigkeit aus der Spritze auf bestimmte Weise ein- und ausströmen, wodurch die Position und der Druck in jedem Bein angepasst werden, sodass sie sich steif ausdehnen oder in ihren Ruhezustand entleeren. Durch die Koordination verschiedener, abwechselnder Kombinationen von Druck und Position entsteht ein zyklisches Programm, das die Beine und den Roboter in Bewegung setzt.

Laut einer Pressemitteilung entwickelte Yoav Matia, ein Postdoktorand an der Cornell University und Autor der Studie, „ein vollständig beschreibendes Modell, das die möglichen Bewegungen des Aktuators vorhersagen und vorhersehen konnte, wie unterschiedliche Eingangsdrücke, Geometrien sowie Rohr- und Balgkonfigurationen diese erreichen.“ – alles mit einer einzigen Flüssigkeitszufuhr.“

Aufgrund der Flexibilität dieser Gummigelenke ist der Roboter auch in der Lage, seine Gangart oder seinen Gehstil zu ändern, je nach Landschaft oder Art der Hindernisse, die er überquert. Die Forscher sagen, dass die Technologie hinter diesen flüssigkeitsbasierten Motoren und flinken Gliedmaßen auf eine Reihe anderer Anwendungen angewendet werden kann, beispielsweise auf 3D-gedruckte Maschinen und Roboterarme.

Charlotte ist stellvertretende Technologieredakteurin bei Popular Science. Sie möchte verstehen, wie sich unser Verhältnis zur Technologie verändert und wie wir online leben. Kontaktieren Sie den Autor hier.