Harvard Robotic Cockroach (Kakerlake) geht unter Wasser

Der HAMR ist winzig und amphibisch. Das war schwer zu tun.

Kein Wunder, dass Wissenschaftler die Kakerlake, eine der langlebigsten Kreaturen der Welt, nachbauen wollen. Aber Harvard Robotiker sind jetzt mit dem Harvard Ambulatory Microbot (HAMR) ein Insekt. Die neue HAMR der nächsten Generation kann an Land laufen, auf der Wasseroberfläche schwimmen und so lange wie nötig unter Wasser gehen.

Was HAMR seine Geländeflexibilität verleiht, sind die multifunktionalen Füße aus Electrowetting Pads (EWP). Der Fokus des Electrowettings liegt auf der Reduzierung der Oberflächenspannung in einer Flüssig-Fest-Wechselwirkung durch Elektrizität. Das heißt, eine elektrische Ladung erleichtert es Materialien, eine Wasseroberfläche zu brechen.

Mit seinen eingetauchten und aktivierten Elektrotauchpads kann sich der HAMR über die Wasseroberfläche bewegen. Mit vier Paaren von asymmetrischen Klappen und maßgefertigten Schwimmgangarten paddelt der HAMR ähnlich wie ein Tauchkäfer.

„Die Größe von HAMR ist der Schlüssel zu seiner Leistung. Wenn es viel größer wäre, wäre es eine Herausforderung, den Roboter mit Oberflächenspannung zu unterstützen, und wenn es viel kleiner wäre, könnte der Roboter nicht genug Kraft erzeugen, um es zu brechen „, sagt Neel Doshi, ein Harvard-Student und Co-Autor. Autor des Papiers, das die neuen HAMR-Fähigkeiten beschreibt, in einer Presseerklärung.

Tatsächlich wiegt der HAMR nur 1,65 Gramm, was etwa dem einer großen Büroklammer entspricht. Es kann bis zu 1,44 Gramm auf dem Rücken tragen, bevor es ertrinkt.

Eine der größten Herausforderungen für die Ingenieure war es, die HAMR dazu zu bewegen, wieder unter Wasser zu gehen. Das Problem war die Wasserspannung, die den winzigen HAMR mit einer doppelt so hohen Kraft belastete.

Die Lösung bestand darin, die Übertragung des Roboters zu versteifen und weiche Polster an den Vorderbeinen des Roboters zu installieren. Die neuen Pads ermöglichten eine Reibungsumverteilung. All dies erlaubte es HAMR, beim langsamen Gehen auf einer kleinen Unterwasserneigung die Oberfläche zu durchbrechen und auf trockenes Land zu gehen.

„Dieser Roboter illustriert auf anschauliche Weise einige der Herausforderungen und Möglichkeiten mit kleinen Robotern. Shrinking bietet Möglichkeiten für mehr Mobilität – wie das Gehen auf der Wasseroberfläche -, aber auch Herausforderungen, da die Kräfte, die wir in größeren Maßstäben für selbstverständlich halten, in der Größe eines Insekts dominieren können „, sagt Seniorautor Robert Wood.

Forscher suchen oft nach kleineren Tieren zur Inspiration. Der Nachbar von Harvard, MIT, hat kürzlich einen Roboterfisch entwickelt, der sich in die Realität einfügen kann, um die Muster der Schulen besser zu studieren. Aber selbst wenn Wissenschaftler die Fähigkeit der Kakerlake verbessern können, nur 30 Minuten unter Wasser zu gehen, kämpfen sie immer noch darum, die anderen bemerkenswerten Fähigkeiten der kleinsten Kreaturen einzufangen.

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