Uni Freiburg entwickelt Regenwurm-Roboter

Forschende des Freiburger Adolphe-Merkle-Instituts haben einen Roboter entwickelt, der sich bewegt und aussieht wie ein Regenwurm. Er kann durch kleinste Räume kriechen und kommt deshalb in der Medizin, aber auch bei Rettungsaktionen zum Einsatz. 

Ein weicher Roboter, der in seinen mechanischen Eigenschaften und in seiner Form einem Regenwurm gleicht – das ist die neuste Entwicklung von Forschenden des Adolphe-Merkle-Instituts an der Universität Freiburg sowie eines Forschungsteams der Case Western Reserve University aus Cleveland in den USA. Das schreibt die Universität Freiburg am Montag in einer Mitteilung. 

Aufgrund seiner Eigenschaften, die von den Regenwürmern inspiriert sind, kann der Roboter durch unebenes Gelände und durch engste Räume kriechen. Vor allem bei Such- und Rettungsaktionen, aber auch im Rahmen von biomedizinischen Verfahren wie der Endo- und Koloskopie, bei unterirdischen Erkundungen und Kanalinspektionen könnten solche Regenwurm-Roboter künftig zum Einsatz kommen. 

Nur weiche Teile

Bis anhin enthielten die meisten Roboter dieser Art harte Teile, wie zum Beispiel Motoren. Das bringt gewisse mechanische Einschränkungen mit sich. Die Forschenden des Freiburger Adolphe-Merkle-Instituts, das auf Nanowissenschaften spezialisiert ist, haben in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Forschungsteam nun einen höchstflexiblen Roboter entwickelt, dessen Körper komplett modular aufgebaut ist und fast nur aus weichen Teilen besteht. 

Temperaturunterschiede aktivieren den Wurm

Der Roboter besteht aus Segmenten, die unter Einwirkung von Wärme ihre Form verändern. Die Segmente können einzeln erhitzt und somit aktiviert werden. Das ermöglicht eine sehr präzise Steuerung der Bewegungen des Roboters. Die Vorwärtsbewegung erfolgt wie bei einem Regenwurm durch das abwechselnde Zusammenziehen und Ausdehnen seiner verschiedenen Segmente. Dank dieser Funktionsweise gelingt es dem Roboter, sich durch Zwischenräume zu zwängen, deren Durchmesser kleiner sind als der seines eignen Körpers im Ruhezustand. 

Weiterentwicklung nötig

Aktuell ist der Wurmroboter aber noch sehr langsam, und seine Bewegungen verbrauchen grosse Mengen an Energie. Die Forschenden sind diesbezüglich optimistisch: Der modulare Aufbau des Roboters soll es ermöglichen, seine Leistungen durch den Einsatz schnellerer und sparsamerer Aktuatoren zu steigern. In der aktuellen Version wird der Roboter zudem von einer externen Quelle mit Strom versorgt und gesteuert; durch die Integration elastischer Batterien und autonomer Steuerungssysteme könnte er jedoch davon unabhängig werden. 

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts wurden in der Fachzeitschrift «Advanced Materials» veröffentlicht. Die Arbeit wurde von den wissenschaftlichen Nationalfonds der USA und der Schweiz im Rahmen des Pire-Programms (Partnership for International Research and Education) «Bioinspirierte Systeme und Materialien» finanziert.