Roboter-Wurm kontrolliert jetzt die Reisfelder
EPFL-Wissenschaftler entwickeln überaus wendigen Überwacher für Gewässer mit Hindernissen
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Roboter-Wurm: Dieser paddelt zielsicher durch ein Reisfeld (Foto: epfl.ch/labs/lmts) |
Lausanne/Tübingen (pte001/21.02.2025/06:00)
Bei der Entwicklung eines schwimmenden Roboters, der in komplexen Umgebungen wie Reisfeldern Überwachungsaufgaben übernehmen soll, haben sich Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme von Plattwürmern inspirieren lassen. Diese sind, ihrem Namen entsprechend, flach und nicht rund wie Regenwürmer. Das ermöglicht es ihnen unter anderem zu schwimmen.
Kleiner als Kreditkarte
Das Ergebnis ist ein Roboter, der kleiner ist als eine Kreditkarte und nur sechs Gramm wiegt. Er kann sich auf Wasserflächen bewegen, die gespickt sind mit Hindernissen, und Nutzlasten transportieren, die viel schwerer sind als er selbst. "2020 hat unser Team autonome Krabbelroboter in Insektengröße vorgestellt. Aber die Herstellung von ultradünnen Robotern ohne Kabel für aquatische Umgebungen ist eine ganz neue Herausforderung", sagt EPFL-Forscher Herbert Shea.
Das Team hat bei Null angefangen und leistungsstärkere sowie weiche Aktoren, neue wellenförmige Fortbewegungsstrategien und kompakte Hochspannungselektronik entwickelt. Im Gegensatz zu propellerbasierten Systemen nutzt der Roboter geräuschlose Antriebsflossen, die sich wellenförmig bewegen. Die Konstruktion in Kombination mit dem geringen Gewicht ermöglicht es dem Roboter, auf der Wasseroberfläche zu schwimmen und sich nahtlos in natürliche Umgebungen einzufügen.
Hohe Manövrierfähigkeit
"Unser Design repliziert nicht einfach nur die Natur, es geht über das hinaus, was natürliche Organismen erreichen können", so der ehemalige EPFL-Forscher Florian Hartmann, der jetzt beim Max-Planck-Institut ist. Durch die bis zu zehnmal schnellere Oszillation seiner Flossen als bei marinen Plattwürmern kann der Roboter beeindruckende Geschwindigkeiten von zwölf Zentimetern (2,6 Körperlängen) pro Sekunde erreichen
Für seine hohe Manövrierfähigkeit sorgen vier künstliche Muskeln, die die Flossen bewegen. Er kann vorwärts, rückwärts und seitwärts schwimmen und sogar auf der Stelle wenden. Das Antriebssystem arbeitet mit einer Spannung von bis zu 500 Volt und einer Leistung von 500 Milliwatt - viermal weniger als bei einer elektrischen Zahnbürste.
Trotz der Verwendung von Hochspannung ist der Roboter aufgrund der geringen Ströme und der abgeschirmten Schaltkreise für seine Umgebung völlig ungefährlich. Lichtsensoren fungieren als einfache Augen, die es dem Roboter ermöglichen, Lichtquellen autonom zu erkennen und ihnen zu folgen. Er soll unter anderem zu ökologischen Studien, zur Verfolgung von Umweltverschmutzung und zur Präzisionslandwirtschaft beitragen.
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