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Soft-Robotik : Wer schwimmt denn da?

Aus Kunststoff, einem Goldskelett und intakten Herzmuskelzellen besteht der 15 Millimeter große Roboter-Rochen, der vor dem Auge eines Harvard-Forscher vorrüberschwimmt. Bild: Karaghen Hudson, Michael Rosnach

Roboter sind auf dem Vormarsch: Sie springen, rennen fliegen und schwimmen können sie jetzt auch. Ein künstlicher Rochen ist die Krone der Soft-Robotik.

          Aus Gold, Kunststoff und intakten Zellen besteht dieser kleine, etwa 16 Millimeter lange Roboter, der einem Rochen nachempfunden ist. Er bewegt sich wie sein natürliches Vorbild mit wellenförmigen Flossenbewegungen vorwärts.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Gesteuert wird der Roboter mit Lichtsignalen. Es lässt sich sogar durch einen kleinen Parcours lenken, berichten die Wissenschaftler um Sung-Jin Park von der Harvard University in Cambridge in der Zeitschrift „Science“.

          50 Zentimeter großes Original (rechts)  und 1,5 Zentimeter großer Roboter-Rochen

          Der künstliche Rochen besitzt ein Skelett aus Gold, das in einer Körperhülle aus elastischem Kunststoff steckt. Die Oberseite ist mit einer Schicht aus etwa 200 000 Herzmuskelzellen überzogen, die man Ratten entnommen hat. Die Zellen sind genetisch so verändert worden, dass sie sich auf Lichtsignale hin zusammenziehen.

          Mit Lichtpulsen um Hindernisse herum

          Durch die Kontraktion bewegen sich die Rochenflossen wellenförmig nach unten. Die anschließende Aufwärtsbewegung der Flosse geschieht automatisch. Die Energie dafür liefert das Skelett, das einen Teil der gespeicherten Energie der Abwärtsbewegung wieder freisetzt.

          Schwimmen kann der gut zehn Milligramm schwere Rochen allerdings nur in einer Nährstofflösung, die die Herzmuskelzellen am Leben erhält. Die Forscher können mit unterschiedlichen Lichtsignalen die linke und rechte Flosse getrennt aktivieren und den Roboter so lenken. Auf diese Weise kann er Hindernisse elegant umschwimmen, wobei er eine Geschwindigkeit von 1,5 Millimetern pro Sekunde erreicht.

          Der Mini-Rochen ist das Forschungsergebnis der Soft-Robotik, einer noch recht jungen Teildisziplin innerhalb der Robotik. Hierbei versuchen Wissenschaftler, harte und weiche Materialien miteinander zu kombinieren - angelehnt an biologischen Vorbildern.

          Unlängst stellten Wissenschaftler um Nicholas W. Bartlett von der Harvard University in Boston einen Hüpf-Roboter vor, der ähnlich aufgebaut ist wie der künstliche Rochen. Er kann sich selbständig bewegen, in die Höhe und zur Seite springen und dabei auch unsanfte Landungen überstehen.

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