28. März 2022 – Wenn Ärzte jemanden nicht einfach erreichen können – sei es in einem Kriegsgebiet oder bei einer Naturkatastrophe – werden Roboterwanzen entwickelt, um zur Rettung zu kommen.
Das liegt daran, dass die gleichen Dinge, die manche Insekten zu so invasiven Schädlingen machen – wie ihre winzige Größe und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umgebungen – sie zu idealen medizinischen Versorgern machen können, wenn Ärzte nicht leicht zu Patienten gelangen können.
Ingenieure haben Prototypen von Roboterkäfern gebaut, die Insektenbewegungen nachahmen sollen, damit sie in enge Räume gelangen und dort überleben können, wo Lebewesen es nicht könnten. Diese gruseligen Krabbeltiere wurden mit künstlicher Muskeltechnologie gebaut, einem Prozess, der es den Robotern ermöglicht, sich zu biegen, zu beugen und sich zu bewegen, indem sie über Oberflächen springen, wie es viele Insekten tun.
„Es ist vergleichbar damit, einen Pfeil in einen Bogen zu laden und ihn abzuschießen – die Roboter rasten ein, um Energie aufzubauen, und geben sie dann in einem impulsiven Stoß frei, um nach vorne zu springen“, sagt Ravi Shankar, PhD, Professor für Wirtschaftsingenieurwesen an der Universität aus Pittsburgh, dessen Labor die Forschung leitete.
Was das Ingenieurteam sich ausgedacht hat, ist eine gekrümmte Form, die es den Käfern ermöglicht, Energie zu speichern, um schnelle Bewegungen anzutreiben. Dadurch können die Roboter mit nur wenigen Volt Strom auskommen.
Das Team veröffentlichte Ergebnisse früher Tests ihres Prototyps von Roboterwanzen in der ZeitschriftFortschrittliche Materialtechnologien. In diesem Stadium besteht ihr Haupterfolg darin, dass sie einen Weg gefunden haben, wie sich die grillengroßen Roboter mithilfe künstlicher Muskeln schnell und präzise bewegen können, einer Technologie, die sich normalerweise eher wie eine Schildkröte als wie ein Hase bewegt.
Vielseitige Bewegungen und eine leichte Struktur sollten es diesen Robotern ermöglichen, ein breites Spektrum an Gelände zu bereisen, egal ob es sich um Wanderdünen, felsige Klippen oder unruhige Gewässer handelt, sagen die Ingenieure.
In einem Katastrophenhilfeszenario könnten diese Roboter eingesetzt werden, um verletzte Menschen an schwer zugänglichen Orten zu finden, Blut zu entnehmen, Fieber zu messen oder andere grundlegende Untersuchungen durchzuführen, sagt Shankar. Und sie könnten möglicherweise medizinische Miniaturgeräte mitbringen, um im Notfall Erste Hilfe zu leisten.
Ingenieure arbeiten daran, die Mikrobots noch kleiner zu machen, damit sie agiler sind und in schwieriges Gelände vordringen können.
„Die Möglichkeiten vervielfachen sich, wenn wir kleinere Versionen dieser Fehler entwickeln oder Schwärme solcher Bots einsetzen können“, sagt Shankar. “Die zugrunde liegenden Mechanismen, die wir hier untersucht haben, können um mindestens eine weitere Größenordnung miniaturisiert werden.”
Denken Sie an mikroskopisch kleine Roboterkäfer, die sich in Blutgefäßen bewegen. Sie könnten in der Lage sein, bei Operationen zu helfen, sagt Shankar, oder Muskelgewebe bilden, das mit dem menschlichen Körper kompatibel ist, um Verletzungen zu behandeln oder zu reparieren.
„Sobald wir die Millimeter- oder Submillimeterskala erreichen, ergeben sich ungewöhnliche Möglichkeiten zur Betätigung und Manipulation im menschlichen Körper“, sagt er.
Im Moment ist dies nur eine Spekulation, basierend auf einem vielversprechenden Prototyp, der sich in einem Labor gut bewegt. Aber, sagt Shankar, “einige dieser Ideen motivieren uns, weiterzumachen.”