Selbstfaltender Origami-Roboter lernt krabbeln

Er besteht weitgehend aus Teilen aus dem Laser-Cutter und nutzt einen speziellen fünfschichtigen Aufbau mit integrierten Stromleitungen. «Wenn sich diese Geräte vom Boden in die dritte Dimension erheben, tun sie das auf wohlüberlegte Art», betont Daniela Rus, Professorin für Elektrotechnik und Informatik am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dafür sorgt ein ebenfalls integrierter Mikrochip.

Das MIT-Team hat erst im Frühjahr Roboter vorgestellt, die sich unter Hitzeeinwirkung selbst zusammenfalten. Gemeinsam mit Forschern der Harvard University haben sie nun Roboter entwickelt, die ähnlich funktionieren. Allerdings sorgt gezielt zu Gelenken geleiteter Strom statt Hitze für das Falten. «Das ist spannend in Hinblick auf die Geometrie, denn dadurch können wir mehr Faltungen vornehmen», meint MIT-Informatikprofessor Erik Demaine. Dank dieser genaueren Kontrolle kann sich der neue Prototyp nicht nur selbst zusammenbauen, sondern auch fortbewegen.

Hightech-Sandwich

Der Roboter nutzt eine Kupferschicht, in die Leiterbahnen eingraviert sind, zwischen zwei Strukturschichten aus Papier. Auf diesen findet sich aussen jeweils noch ein Polymer mit Formgedächtnis, das unter Wärmeeinwirkung für die Faltung sorgt. Oben auf diesem fünflagigen Sandwich sind ein Prozessor sowie winzige Motoren angebracht, die eine Bewegung ermöglichen. Das Team hat dabei mit unterschiedlichen Ausführungen experimentiert - mit nur einem ebenso wie mit vier separaten Motoren für jedes Roboter-Bein.

Für eine jetzt im Magazin «Science» veröffentlichte Arbeit ist letztlich ein Prototyp entstanden, der mit zwei per Mikroprozessor synchronisierten Motoren jeweils zwei Beine steuert. Diese haben je acht mechanische Bindungen zum Roboterkörper, deren Dynamik die Motorenkräfte in Bewegung umsetzt. Durch den speziellen Aufbau genügt es laut Demaine, an einer einzigen Kurbel zu drehen, um dennoch eine relativ komplexe Bewegung zu erzielen.

Beliebige Form möglich

Der aktuelle Prototyp sollte nicht nur zeigen, dass sich Origami-Roboter fortbewegen können, sondern auch, dass sie sich in beliebige Formen falten können. «Dazu muss man eine Faltung, idealerweise um 180 Grad in beide Richtungen vornehmen können», so Demaine. Der aktuelle Prototyp schafft allerdings nur 150 Grad. Doch glauben die Forscher, dass das für viele Anwendungen genügen sollte.

Der Informatiker möchte zudem prüfen, ob das nicht theoretisch ohnehin genügt, damit Roboter letztlich beliebige Formen annehmen können.

(flok/pte)