Indem die Forscher ein Magnetfeld wechselnder Richtung und Stärke an ein Aquarium mit der Roboterqualle anlegen, klappen sie den Gummistern wie einen Schirm auf und zu und bewegen den Millischwimmer vorwärts.

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Winzige bioinspirierte Roboter Roboterqualle mit Magnetantrieb

28.08.2019

Für miniaturisierte Unterwasserboote stehen immer wieder Meerestiere Pate. Jetzt haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme einen wenige Millimeter kleinen Schwimmkörper aus Gummi präsentiert, der wie eine Qualle aussieht und sich auch so bewegt.

Die winzige etwas fünf Millimeter große Roboterqualle hat wie sein natürliches Vorbild die Form eines Sterns. Sie lässt sich mithilfe eines magnetischen Antriebs vorwärtsbewegen und kann auch kleine Teilchen einfangen. Solche winzigen Schwimmgeräte könnten etwa im Umweltschutz oder in der Medizin zum Einsatz kommen, sie könnten aber auch bei Untersuchungen helfen, wie das natürliche Vorbild mit sich verändernden Umweltbedingungen klarkommt.

„Wir lernen von einer Reihe von biologischen Systemen und lassen uns von diesen inspirieren, um winzige bioinspirierte Roboter zu entwickeln“, sagt Metin Sitti, Direktor am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart. „Wir verwenden sie, um biologische Systeme zu studieren und besser zu verstehen. Aber noch wichtiger ist, dass solche Roboter eines Tages vielleicht helfen können, die kritischen wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen im Gesundheitswesen und in der Umwelt zu bewältigen."

Klappt wie ein Schirm auf und zu

Der Roboter besteht aus einem sternförmigen Silikon-Gummi, der mit magnetischen Partikeln gespickt ist. Fortsätze aus nicht-magnetischem Kunststoff verlängern die Strahlen des Gummi-Sterns. Indem die Forscher ein Magnetfeld wechselnder Richtung und Stärke an ein Aquarium mit der Roboterqualle anlegen, klappen sie den Gummistern wie einen Schirm auf und zu und bewegen den Millischwimmer vorwärts. Wie die natürlichen Vorbilder kann auch die Roboterqualle mit ihrem sich schließenden Körper Teilchen, die im Wasser schweben, einfangen. Sie kann sich aber zusätzlich zu den Bewegungen der natürlichen Quallen auch auf leicht abgewandelte Weise öffnen und schließen. So kann sie einen Teil der Bewegung schneller ausführen, sich insgesamt langsamer öffnen und schließen oder eine Extra-Gleitphase einlegen.

Über die Beantwortung von Umweltfragen hinaus könnte die Roboterqualle auch andere praktische Anwendung finden. So kann der Millischwimmer nicht nur Objekte einfangen und transportieren, sondern auch verschieden Flüssigkeiten oder Chemikalien in ein Lösungsmittel mischen oder gar im Boden eines Gewässers graben. Zudem gibt es für den Miniaturschwimmroboter eventuell auch Einsatzmöglichkeiten in der Medizin. Ein mögliches Anwendungsszenario ist etwa, den Roboter mithilfe von Ultraschall-Bildgebung so zu steuern, dass er in die Blase schwimmt und sich dort mit einem Ziel, zum Beispiel Krebsgewebe, verbindet. Dort könnte er dann über längere Zeit ein Krebsmedikament in kontrollierten Dosen freisetzen. So ließen sich die Belastungen durch herkömmliche Behandlungsverfahren vermeiden oder reduzieren, gleichzeitig würde die Behandlung effizienter.

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