Fischroboter aus einem Guss

Geht es nach Kamal Youcef-Toumi und Pablo Valdivia Y Alvarado vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), werden künftig Schwärme von fischförmigen Robotern durch Gewässer patrouillieren. Sie sollen unter Wasser Aufgaben übernehmen, für die herkömmliche Unterwasserroboter, sogenannte Autonomous Underwater Vehicle (AUV), nicht taugen. Sie könnten zum Beispiel nach Schadstoffen Ausschau halten oder Rohrleitungen nach undichten Stellen absuchen.

Die robusten, knapp 30 cm langen Roboter sind denkbar einfach gebaut: Gerade mal zehn Bauteile befinden sich in ihrem Inneren, darunter ein kleiner Motor. Die Bauteile kommen in eine fischförmige Gussform, in die flüssiges Polymer gegossen wird. Ist der Kunststoff ausgehärtet, ist der Fischroboter fertig: Er hat einen kompakten Körper, der aus einem einzigen, flexiblen Stück besteht und nicht wie bei anderen Fischrobotern aus mehreren Segmenten. Diese Bauart erleichtere es, die Bewegungen eines Fisches zu simulieren, so die Wissenschaftler.

Motor lässt den Fischroboter zappeln

Der Motor, der in der Mitte des Roboters sitzt, erzeugt Zappelbewegungen, die durch den Körper laufen. Sie gleichen den Bewegungen, mit denen sich auch Fische fortbewegen. "Die meisten Schwimmtechniken kann man nachahmen, indem man die natürlichen Schwingungen von weichen Strukturen ausnutzt", sagt Valdivia Y Alvarado. Allerdings ist der Roboter deutlich langsamer als seine natürlichen Vorbilder: Er legt etwa eine Körperlänge in 1 Sekunde zurück. Ein Fisch schafft das 10fache.

Die Polymere, aus denen der Roboter besteht, erlaubten es, verschiedene Teile des Körpers unterschiedlich steif zu gestalten, erklärt Youcef-Toumi. So sei es möglich, die Schwimmbewegungen verschiedener Fischarten, etwa einer Forelle oder eines Thunfisches, nachzubauen. Das Konzept der unterschiedlichen Steifigkeiten könne aber auch für andere Anwendungen genutzt werden, etwa für robotische Prothesen.

Roboter an der Leine

Die aktuellen Prototypen beziehen ihre Energie - sie brauchen etwa 2,5 bis 5 Watt - von einer externen Energiequelle. Das bedeutet, sie schwimmen an den Kabeln eines Akkus. Es ist aber geplant, die Stromquelle künftig im Körper des Roboters unterzubringen.

Die Fischroboter eigneten sich sehr gut für Langzeiteinsätze, erklärt Valdivia Y Alvarado. Zum einen seien sie sehr strapazierfähig. Sollten dennoch einige verloren gehen, stelle das keinen großen Verlust dar, da sie wegen ihrer einfachen Bauweise für nur wenige hundert US-Dollar herzustellen seien.