Haarspange als Antrieb für neuen Softroboter

Haarspangen, die sich mit einem Klick schliessen und wieder öffnen und dabei ihre Form ändern, sind das Vorbild für einen neuen Softroboter, den Forscher an der Columbia University entwickelt haben. Er hat vier Beine, die an den Enden der "Spange" befestigt sind. Bei jedem Klick, der einen Wechsel zwischen konkaver und konvexer Form bedeutet, macht der "Hair Clip Mechanism" (HCM) einen Satz nach vorn. Damit schaffte er eine Geschwindigkeit von mehr als 30 Zentimetern pro Sekunde.

Das Gerät besteht aus einem Streifen aus vorgespanntem halbstarrem Kunststoff mit einem einfachen elektrischen Servomotor in der Mitte. Jedes Mal, wenn er einen kleinen Druck ausübt, reagiert das gesamte Band. Es schnellt von einem seiner stabilen Zustände in den anderen. Dieses Design reduziert die benötigte Energie auf ein Mindestmass. Zudem ist ein damit ausgestatteter Roboter mechanisch weniger komplex, kostengünstig zu bauen und besonders leicht.

Die Forscher haben einen Roboterfisch mit dem neuartigen Antrieb ausgerüstet, um dessen Schwanzflosse schlagen zu lassen und so Vortrieb zu erzeugen. Sodann haben die Wissenschaftler einen Roboter gebaut, der sich an Land galoppierend fortbewegt. Er ist gleich mit zwei HCM ausgestattet, die abwechselnd Druck ausüben – mal von oben, mal von unten. Entsprechend wechselt der Korpus seine Form zwischen konkav und konvex.

Der Fisch bewegt sich mit einer Höchstgeschwindigkeit von 435 Millimetern pro Sekunde, was zwei seiner Körperlängen entspricht. Der Vierbeiner kommt auf 1,6 Körperlängen pro Sekunde. Nach Angaben des Teams liegen diese Geschwindigkeiten deutlich über denen, die bisher von ähnlichen kleinen Softbody-Robotern erreicht wurden.

Die Roboter-Spezialisten Zechen Xiong, Yufeng Su und Hod Lipson stellen ihren innovativen Antrieb auf der "2023 International Conference on Robotics and Automation" vor, die am 29. Mai in London beginnt. Bereits jetzt haben sie ihre Arbeit in der Online-Fachzeitschrift arXivi beschrieben.