Die Roboter der Zukunft brauchen keine Motoren und Stromquellen?

Forscher an der University of Massachusetts Amhers haben herausgefunden, wie man Objekte allein durch den Energiefluss in der Umgebung in Bewegung bringen kann. Ihre Forschung könnte für Anwendungen von der Spielzeugherstellung bis zur Militärindustrie nützlich sein. Überall dort, wo eine Antriebsquelle benötigt wird. Außerdem werden sie uns in Zukunft ermöglichen, mehr darüber zu erfahren, wie die Natur bestimmte Arten von Bewegungen antreibt.
 
Professor Al Crosby, Doktorand Yongjin Kim und Jay Van den Berg von der Delft University of Technology in den Niederlanden führten ein sehr langweiliges Experiment durch. Ein Teil davon war, ein Stück Gel beim Trocknen zu beobachten. Die Forscher bemerkten, dass sich der lange Gelstreifen beim Trocknen, wenn er durch Verdunstung Feuchtigkeit verliert, zu bewegen begann. Die meisten dieser Bewegungen waren langsam, aber gelegentlich beschleunigte sich das Gel. Diese Beschleunigungen hingen mit der ungleichmäßigen Trocknung zusammen. Weitere Untersuchungen ergaben, dass hier die Form eine Rolle spielt und dass Gelstreifen sich "zurücksetzen" können, um sich weiter zu bewegen.

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Viele Tiere und Pflanzen, vor allem kleine, verwenden spezielle Komponenten, die wie Federn und Riegel wirken und es ihnen ermöglichen, sich sehr schnell zu bewegen, viel schneller als Tiere, die nur Muskeln verwenden. Pflanzen wie Fliegenfänger sind gute Beispiele für diese Art von Bewegung, und in der Tierwelt gibt es Grashüpfer und Ameisen der Gattung Odontomachus. Instabilität ist eine Methode, die die Natur verwendet, um einen Feder- und Verriegelungsmechanismus zu schaffen. Zunehmend wird ein solcher Mechanismus eingesetzt, um kleinen Robotern und anderen Geräten schnelle Bewegungen zu ermöglichen. Die meisten dieser Mechanismen benötigen jedoch einen Motor oder die Hilfe der menschlichen Hände, um die Bewegung fortzusetzen. Unsere Entdeckung macht es möglich, Mechanismen zu schaffen, die weder eine Energiequelle noch einen Motor benötigen, sagt Crosby.
Die Forscher erklären, dass sie nach der Beobachtung der sich bewegenden Streifen und der Untersuchung der zugrundeliegenden Physik des Gel-Trocknens mit Experimenten begannen, um die Formen zu bestimmen, die das Objekt am ehesten dazu bringen, wie erwartet zu reagieren und sich ohne die Hilfe eines Motors oder menschlicher Hände, die eine Art Reset durchführen, zu bewegen.

Dies zeigt, dass verschiedene Materialien allein durch die Wechselwirkung mit ihrer Umgebung, Bewegung erzeugen können. Diese Materialien könnten bei der Entwicklung neuer Roboter nützlich sein, insbesondere bei kleinen Robotern, bei denen es schwierig ist, Motoren, Batterien oder andere Energiequellen unterzubringen, sagt Professor Crosby.

Diese Arbeit ist Teil eines größeren multidisziplinären Projekts, in dem wir versuchen, natürliche und künstliche Systeme zu verstehen, die zukünftige skalierbare Methoden zur Erzeugung von Energie für mechanische Bewegungen ermöglichen werden. Wir sind auch auf der Suche nach Materialien und Strukturen, um Energie zu speichern. Die Entdeckung könnte eine Vielzahl von Anwendungen in der Armee und dem Verteidigungsministerium finden, sagt Dr. Ralph Anthenien, einer der Direktoren des Army Research Office. Crosbys Forschung wird vom U.S. Army Combat Capabilities Development Command finanziert.