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Zentimetergenau: Kleiner Roboter kann so hoch springen, wie ihm vorgegeben wird
Der Miniroboter DirectHop kann sich selbst aufrichten und genauso hoch hüpfen, wie er eingestellt wird. So funktioniert der von Tieren inspirierte Roboter.
Er ist 50 Millimeter breit, wiegt ein Gramm und kann mit einer kleinen Rampe als Starthilfe eine Treppenstufe in gängiger Höhe überspringen. Ein Team von Ingenieurswissenschaftlerinnen und Ingenieurswissenschaftlern der University of Washington hat in einer Pressemeldung einen kleinen Hüpfroboter namens DirectHop vorgestellt. Am 30. September soll er bei der „International Conference on Intelligent Robots and Systems“ in Aktion präsentiert werden.
Der Roboter besteht aus einem kleinen Elektromotor und drei klappbaren Beinen. Damit kann er sich laut der Mitteilung mit einer Genauigkeit von einem Zentimeter auf eine vorgegebene Sprunghöhe katapultieren.
Bei bisherigen Hüpfrobotern war es eines der Hauptprobleme, den Sprung genau zu kalibrieren. Sie waren meist nach dem Vorbild eines Flohs modelliert. Ihre Sprungfedern und Einrastvorrichtungen waren dem Bewegungsablauf der Insekten nachgebildet.
Doch bei diesem Mechanismus ließ sich die Sprungweite kaum kalibrieren: Eine Feder entlädt sich nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip. Außerdem seien Federn und Verriegelungen in kleinem Maßstab schwer zu bauen, heißt es in der Pressemitteilung.
Dieses Problem löste das Team, indem sie bei DirectHop auf Sprungfedern verzichten. „Wir haben festgestellt, dass ein sehr kleiner Elektromotor schnell genug beschleunigen kann, um einen Sprung direkt anzutreiben – so wie die Beinmuskeln eines Frosches dessen Sprung direkt antreiben“, so Hanquan Wang, einer der Autoren der dazugehörigen Studie.
Der Motor ist mit einer Angelschnur an einer Art Turm befestigt. Wenn er beschleunigt, spult er die Schnur auf und zieht sich damit an dem Turm empor. Dabei reißt er den Rest des Roboters nach oben. Indem man den Strom für den Motor verändert, passt man die Sprunghöhe an.
Während des Flugs kippt der Roboter oft in der Luft und landet auf der Seite. Doch da ihn die Forschenden mit einem Überrollkäfig ausgestattet haben, kann er sich selbst wieder aufrichten.
Dies gelingt DirectHop, indem der Motor den Turm hinunterfährt. Dies verlagert den Schwerpunkt des Roboters, er gerät so wieder in seine Ausgangsposition. So ist er für den nächsten Sprung bereit. Dieser Bewegungsablauf ist wiederum von einem Tier inspiriert, diesmal von der Dosenschildkröte.
Noch hat der Hüpfroboter ein paar Einschränkungen. So muss der Prototyp über ein Kabel mit Strom versorgt werden. Außerdem kann er sich noch nicht autonom neu ausrichten, wohin er als Nächstes springt.