Neues Material bringt Selbstheilung für Roboter

Der Prototyp eines selbstheilenden Roboters macht auch bei schweren mechanischen Schäden weiter. [...]

Während Lebewesen teils sehr schwere Verletzungen selbst heilen können, sind Roboter bei Defekten bisher auf Reparaturen angewiesen. Doch Forscher der Carnegie Mellon University (CMU) haben nun ein selbstheilendes Material entwickelt, dank dem sich weiche Roboter auch von schweren mechanischen Schäden erholen. Als Beweis hat das Team Löcher in die Elektronik eines Prototypen gestanzt.

Leitende Selbstheilung

Bislang können Roboter mit Beschädigungen nicht gut umgehen. „Andere Arbeiten im Bereich weicher Elektronik haben zu Materialien geführt, die elastisch und verformbar sind, aber immer noch für sofortiges elektrisches Versagen aufgrund mechanischer Schäden anfällig sind“, erklärt Carmel Majidi, Maschinentechnik-Professor an der CMU. Genau letzteres Problem ist es, das mit dem neuen Material gelöst scheint. Denn in einem Demonstrations-Video zur in „Nature Materials“ veröffentlichten Arbeit ist zu sehen, wie ein kleiner Roboter auch nach dem Stanzen von Löchern in seine Schaltkreise weiterkrabbelt.

Möglich wird das, da es sich um ein spezielles Kompositmaterial handelt. In einem weichen Elastomer ist Flüssigmetall in Tröpfchenform eingebettet. Bei Beschädigungen reißen diese Tröpfchen auf und das Flüssigmetall formt neue Verbindungen mit angrenzenden Tröpfchen. Dadurch werden elektrische Signale ohne Unterbrechung weitergeleitet. Die Schaltkreise, die mit leitenden Spuren des Materials gefertigt sind, funktionieren dadurch bei Beschädigungen weiter – selbst dann, wenn eben, wie durch Lochstanzen, Teile komplett entfernt wurden.

Widerstandsfähig wie Lebewesen

Letztendlich soll das Material also weiche Roboter ermöglichen, die eine ähnlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verletzungen haben wie jene natürlichen Gewebe und Lebewesen, von denen sie ohnehin inspiriert sind. Das in den vergangenen Jahren gestiegene Interesse an weichen Robotern liegt dabei nicht zuletzt daran, dass diese für Anwendungen am und um den Menschen interessant sind. Denn ohne harte Kanten sinkt das Risiko, Menschen zu verletzen, während weiche Roboter mit hoher Flexibilität auch an schwer erreichbare Stellen kommen können – was sie beispielsweise als Roboterarme für chirurgische Eingriffe attraktiv macht.