Roboter ohne jede Elektronik können direkt aus dem 3D-Drucker laufen

Elektronikfreie Roboter, die direkt aus dem 3D-Drucker laufen kön­nen, zeigen spannende Wege in der Robotik auf. Diese kosten­güns­ti­gen Maschinen funktionieren nur mit Druckgaskar­tuschen und könn­ten in extremen Umgebungen eingesetzt werden.
Forschung, Roboter, 3D-Druck, Elektronikfrei, Pneumatik
University of California San Diego

Keine Elektronik, in einem Stück gedruckt:

Die mechanischen Roboter bestehen aus einem einzigen, weichen Material und werden in einem Stück gedruckt. Ihr Antrieb erfolgt über einen pneumatischen Schwingkreis, der die Bewegungen der sechs Beine koordiniert. Jedes Bein verfügt über vier Freiheitsgrade, was geradlinige Bewegungen ermöglicht.

In Labortests liefen die Roboter bei Anschluss an eine konstante Druckluftquelle drei Tage lang ununterbrochen. Mit einer tragbaren Druckgaskartusche können sie im Freien auf verschiedenen Oberflächen wie Rasen und Sand laufen und sogar unter Wasser funktionieren - allerdings aktuell nur für rund eine Stunde, dann geht ihnen die Puste aus.

Elektronikfreie Roboter, die direkt aus dem 3D-Drucker laufen

"Wir eröffnen hier einen völlig neuen Blickwinkel auf die Konstruktion von Maschinen."
Professor Michael Tolley, UCSD, Leiter des Projekts
Die Herstellungskosten von etwa 20 Dollar pro Roboter machen sie besonders attraktiv für verschiedene Anwendungen. Laut einem Artikel der Universität könnten die Roboter in Bereichen mit starker Strahlung, bei der Katastrophenhilfe oder in der Weltraumforschung eingesetzt werden.

Eine technische Herausforderung war die Integration von künstlichen Muskeln und einem Steuerungssystem in einen einzigen Druckvorgang. Das Team um Postdoktorand Yichen Zhai adaptierte dafür eine 3D-Drucktechnik, die sie zuvor für einen elektronikfreien Greifer entwickelt hatten. "Wir haben einen riesigen Schritt nach vorn gemacht mit einem Roboter, der vollständig eigenständig läuft", so Zhai. Elektronikfreier Roboter der University of California San DiegoSchlauer Aufbau mit Schwingventil

Vielversprechend

Die Forscher der University of California San Diego arbeiten nun an Möglichkeiten, das Druckgas im Inneren der Roboter zu speichern und recycelbare oder biologisch abbaubare Materialien zu verwenden. In Zusammenarbeit mit BASF wurden verschiedene weiche Materialien getestet, wobei auch handelsübliche Materialien erfolgreich eingesetzt werden konnten. Weitere Informationen liefert die Studie.

Geschichte der vierbeinigen Roboter

  • 1968
    Phony Pony (Stanford University): Einer der ersten gehfähigen vierbeinigen Roboter, entwickelt von McGhee und Frank
  • 1983
    Adaptive Suspension Vehicle (ASV, Ohio State University): Großes, geländegängiges, sechsbeiniges Fahrzeug mit komplexer Steuerung
  • 2005
    BigDog (Boston Dynamics): Hydraulisch betriebener, von DARPA finanzierter Roboter für den militärischen Einsatz; beeindruckende Geländetauglichkeit
  • 2012
    LS3 (Boston Dynamics, DARPA-Projekt): Größere, robustere Version von BigDog, entwickelt für die Unterstützung von Soldaten
  • 2016
    Spot (Boston Dynamics): Kompakter, agiler und für zivile Anwendungen (z. B. Inspektionen) ausgelegt
  • 2020
    ANYmal C (ETH Zürich/ANYbotics): Autonomer Roboter für Industrieinspektionen, entwickelt mit KI-Unterstützung
  • 2023
    Unitree Go2 (Unitree Robotics): Günstige, kommerzielle Alternative mit KI-Unterstützung für Verbraucher und Unternehmen

Zusammenfassung
  • 3D-gedruckte Roboter funktionieren ohne Elektronik und Druckgaskartusche
  • Mechanische Roboter aus weichem Material mit pneumatischem Antrieb
  • Labortests: Drei Tage Dauerlauf bei konstanter Druckluftversorgung
  • Einsatzmöglichkeiten in extremen Umgebungen wie Strahlung oder Weltraum
  • Herstellungskosten von ca. 20 Dollar pro Roboter machen sie attraktiv
  • Integration von Muskeln und Steuerung in einem einzigen Druckvorgang
  • Forscher arbeiten an Gasspeicherung und biologisch abbaubaren Materialien

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Thema:
3D-Drucker
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