Ein Roboter kleiner als ein Salzkorn wurde entwickelt

Forschungsteams der University of Pennsylvania haben zusammen mit Kollegen der University of Michigan einen ultraminiaturisierten programmierbaren Roboter entwickelt, der als der kleinste der Welt gilt. Seine Abmessungen sind so gering, dass er ohne spezielle Optik praktisch unsichtbar ist. Dennoch kann sich dieser Mikroroboter selbstständig bewegen, Befehle erkennen und Daten an Wissenschaftler übermitteln. Die Leistung der Ingenieure wurde in der Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht.

Der Roboter misst nur etwa 200 x 300 Mikrometer und ist etwa 50 Mikrometer dick. Einfach ausgedrückt: Er ist kleiner als ein typisches Salzkorn.

Trotz seiner mikroskopischen Größe beherbergt er voll funktionsfähige elektronische Komponenten: einen Prozessor, einen Speicher, Temperatursensoren und Miniatur-Solarzellen. Diese Elemente erzeugen extrem wenig Strom – etwa 100 Nanowatt –, was jedoch für den autonomen Betrieb des Geräts ausreicht.

Eine der größten Herausforderungen für die Entwickler bestand darin, die Bewegung des Roboters in Flüssigkeiten zu gewährleisten. Aufgrund seiner winzigen Größe ist der Widerstand des Mediums enorm – selbst Wasser fühlt sich wie eine hochviskose Substanz an.

Eine Lösung wurde durch den Einsatz eines elektrischen Feldes gefunden. Dieses erzeugt eine gerichtete Bewegung der Moleküle um den Mikroroboter herum, sodass er in der von ihm erzeugten Strömung buchstäblich „schwebt“. Im Wesentlichen bewegt sich das Gerät, als befände es sich in einem künstlich erzeugten Strom.

Trotz seiner geringen Größe ist der Roboter in der Lage, geladene Programme zu erkennen und Aktionen ohne externe Steuerung auszuführen, wie beispielsweise die Messung der Umgebungstemperatur. Die Informationsübertragung erfolgt auf ungewöhnliche Weise – durch eine Reihe von Bewegungen, die an einen einzigartigen „Tanz“ erinnern, ähnlich dem Kommunikationssystem von Bienen.

Der Mikroroboter kann mehrere Monate lang mit Licht von externen Quellen wie LEDs betrieben werden, das von seinen Solarzellen aufgefangen wird. Neben ihrer Einzelfunktion können diese Geräte auch miteinander interagieren, ihre Bewegungen synchronisieren und dynamische Gruppen bilden, ähnlich wie Fischschwärme oder Insektenschwärme.

Zukünftig könnten solche Mikroroboter mit erhöhter Speicherkapazität und fortschrittlicheren Sensoren in der Medizin eingesetzt werden. Wissenschaftler sehen in ihnen potenzielle „intelligente Beobachter“ im menschlichen Körper, beispielsweise zur Überwachung der Zellgesundheit oder zur gezielten Medikamentenverabreichung.

Zur Erinnerung: Die Wissenschaftler präsentierten einen humanoiden Roboter mit sechs Armen.

Fortsetzung folgt…