MATERIALWISSENSCHAFTEN
Der Roboterregenwurm
Für die Entwicklung eines Geräts, das sich wie ein Wurm zusammenziehen und ausdehnen kann, setzen Forschende auf Polymere.
Ohne Motoren: Diese Polymere biegen sich unter dem Einfluss von Wärme und können den Roboterwurm dadurch bewegen. | Foto: zVg
Ein flexibler und widerstandsfähiger Roboter, der sich überall durchzwängen kann, den entwickelt das Team von Christoph Weder vom Adolphe Merkle Institute in Zusammenarbeit mit Forschenden der Case Western Reserve University (USA). Der Roboter ist wie ein Regenwurm weich und beweglich, und er ermöglicht durch die Art der Fortbewegung eine Vielzahl von Anwendungen: Rohrinspektionen, Such- und Rettungsmissionen, unterirdische Erkundungen und biomedizinische Verfahren wie Endoskopie oder Koloskopie.
Zwei Polymere, unterschiedliche Ausdehnung
Die Forschenden standen bei der Entwicklung vor der grossen Herausforderung, Mobilität und Flexibilität zu kombinieren: Die Motoren, mit denen sich Roboter normalerweise fortbewegen, sind im Allgemeinen starre Elemente. Das Team von Weder konnte diese Hürde überwinden, indem es flexible Aktoren aus doppelten Schichten von Polymeren einsetzte. Zwei unterschiedliche Materialien sind miteinander verbunden. Auf äussere Reize wie Feuchtigkeit, Wärme, Licht oder auch mechanische Einwirkung reagieren sie, indem sie sich unterschiedlich stark ausdehnen.
In diesem Projekt haben die Forschenden die Wärme eingesetzt, um ihre Roboter in Bewegung zu setzen. Sie schichteten dafür zwei Polymere mit sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufeinander. Wenn diese einer elektrischen Wärmequelle ausgesetzt werden, bewegen sich die Roboter durch aufeinanderfolgende Kontraktionen und Expansionen ihrer Segmente fort – genau wie Regenwürmer.
