Origami-Transformers krabbeln los

Cambridge (USA) - Es lässt einen schon aufhorchen, wenn man von völlig eigenständigen Robotern hört. Noch dazu, wenn diese Roboter sich selbst aus einem dünnen Blatt Kunststoff zusammenfalten und ohne weitere Anleitung in Aktion treten. Man denkt nicht nur an Terminator oder die Transformers – auch das Militär interessiert sich immer mehr für autonom agierende Drohnen oder Kampfroboter. Die kleinen Roboter, die amerikanische Forscher nun entworfen haben, sind allerdings ganz friedlich und noch dazu geradezu künstlerisch wertvoll.

Denn ihr Design folgt den Prinzipien des Origami, einer alten japanischen Faltkunst. Im Origami erfahrene Meister können aus einem Blatt Papier ganz ohne Schere und Kleber erstaunliche Figuren zaubern, nur mit geschicktem Falten und Biegen. Dieses Prinzip könnte man doch auch zur Produktion technischer Gegenstände nutzen, dachte sich eine Forschergruppe um Robert Wood von der Harvard University in Cambridge. „Und nicht nur von Origami-Techniken haben wir uns inspirieren lassen“, so Wood. „Auch in der Natur gibt es viele Beispiele, wie etwa das Entfalten von Blättern oder Insektenflügeln.“ Ihre Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“ veröffentlicht.

Der Roboter besteht aus nichts als einem dünnen Blatt aus einem speziellen Kunststoff, der mit Papier verklebt war, sowie zwei Motoren und zwei Batterien und einer kleinen Steuereinheit. Auf dem Kunststoff hatten die Forscher dünne Leitungen aufgebracht, durch die die Steuereinheit Strom schicken und dadurch aufwärmen konnte. Bei einer Temperatur von rund 100 Grad Celsius begann sich dann der Kunststoff zu verformen. Dank geschickter Geometrie und präziser Steuerung nahmen die Faltroboter dann schrittweise ihre endgültige Form an. Nach nur vier Minuten waren die Kunststoffscharniere wieder kalt und erhärtet – und erstmals konnte sich ein solcher Roboter ohne jede Menschenhilfe eigenständig zusammenfalten und loskrabbeln.

Zunächst ging es einfach darum, zu zeigen, wie das neue Bauprinzip überhaupt funktionieren kann. Sehr viel mehr, als mit gut fünf Zentimetern pro Sekunde vorwärtskrabbeln oder sich langsam drehen, kann der Faltroboter nämlich noch nicht. „Durch das Falten kann man auf die Muttern und Bolzen verzichten, die man üblicherweise für Roboter oder andere elektromechanische Geräte braucht“, so Wood. „Dadurch kann man die Elektronik in das Gerät integrieren, während es noch flach ist.“ Damit lassen sich solche Roboter schnell und billig in großen Stückzahlen fertigen. Mögliche Einsatzfelder gibt es viele: etwa bei Katastrophen, wo man sie platzsparend vor Ort bringen kann und sie die Suche nach Verschütteten unterstützen – oder bei Miniatur-Robotern, die so klein sind, dass sie sich nur schwer per Hand bauen lassen. „Man könnte sich auch eine Gruppe aus Dutzenden Roboter-Satelliten vorstellen, die sich kompakt ins All bringen lassen und die sich dort dann sozusagen selbst zusammenbauen“, sagt Sam Felton, Erstautor der Studie.

Von den drei Prototypen, die die Forscher bauten, funktionierte zwar nur einer so wie geplant. Bei den anderen beiden lag es allerdings nur an jeweils einem einzelnen von zwei Dutzend Scharnieren, das nicht ganz in die richtige Position gelangen wollte. Auch ist der Energieverbrauch für den Faltprozess noch relativ hoch: Ein Roboter zog etwa zehnmal mehr Leistung aus der Batterie als eine Glühbirne. Am Ende des Faltens war eine der beiden Batterien dann schon leer.

Beispielsweise mit besseren Materialien, die sich bei geringeren Temperaturen in Form bringen lassen, könnte man hier viel Energie sparen. „Es gibt eine Menge Dinge, die wir an diesem Prototypen noch verbessern können“, so Felton. Da kommen sie doch wieder, die Gedanken an die Transformers.