Science
08.08.2014

Origami-Roboter entfaltet sich selbst

US-Forscher haben einen Roboter konstruiert, der sich aus einer flachen Lage Papier und Plastik selbst entfaltet und dann eigenständig davonläuft.

Das Team um Rob Wood von der Harvard-Universität in Cambridge (US-Staat Massachusetts) präsentiert seine Entwicklung im Fachblatt „Science“. Der neue Roboter ist demnach der erste, der sich selbst aufbauen und dann ohne menschliche Hilfe eine Handlung ausführen kann.

Die Technik eröffne Perspektiven für eine Vielzahl von Anwendungen, betonen die Forscher. „Stellen Sie sich einen Stapel Roboter-Satelliten vor, die zusammengepresst in den Weltraum geschickt werden und sich dort selbst aufbauen“, erläuterte Hauptautor Sam Felton in einer Mitteilung der Harvard-Universität.

Katastrophenhilfe

Denkbar sind auch Rettungsroboter, die nach Erdbeben im flachen Zustand in Hohlräume geschickt werden, wo sie sich entfalten und nach Verschütteten suchen. Ebenso könnte die Technik dazu dienen, selbst aufbauende Möbel zu konstruieren oder selbst entfaltende Schutzräume für Katastrophengebiete. Insbesondere bietet die Methode eine günstige und schnelle Alternative zu herkömmlichen Konstruktionsverfahren.

Spezielle Scharniere

Der neuartige Roboter besteht aus Papier und dem Kunststoff Polystyrol, aus dem etwa auch CD-Hüllen gemacht werden. Im Zentrum trägt er einen elektronischen Schaltkreis, der als Hirn des Roboters dient. Spezielle Scharniere verformen sich bei Hitze in zuvor programmierten Winkeln. Für den eigenen Aufbau erhitzt der Roboter die Scharniere in einer bestimmten Reihenfolge auf rund 100 Grad Celsius. Dadurch faltet er sich nach und nach aus einem flachen Bogen in die eigentliche Form.

Nach etwa vier Minuten ist das Polystyrol wieder abgekühlt und hart. Der Roboter kriecht dann mit Hilfe zweier Motoren davon. Er erreicht dabei eine Geschwindigkeit von 5,4 Zentimetern pro Sekunde und kann sich selbstständig umdrehen. Der gesamte Prozess benötigt nicht mehr elektrische Energie als in einer herkömmlichen AA-Batterie (Mignon-Zelle) enthalten ist.

Von japanischer Falttechnik inspiriert

„Hier haben wir ein komplettes elektromechanisches System entworfen, das in eine flache Platte eingebettet wurde“, betont Felton. Für die Konstruktion ließen sich die Forscher von der japanischen Papier-Falttechnik Origami inspirieren. Eine 3D-Designsoftware namens „Origamizer“ generierte die passenden Falten im Plastik, entlang derer es sich schließlich in die Roboterform faltete. „Wir haben festgestellt, dass wir so eine große Vielfalt von Strukturen und Maschinen kreieren können“, berichtete Felton.