Was haben ein Wurm, eine Qualle und eine Batterie gemeinsam? Die Antwort liegt in einem Labor der Cornell University, wo ich modulare Roboter Sie imitieren die Natur nicht nur, sie übertreffen sie. Hier, Die Energie wird nicht in schweren Akkumulatoren gespeichert, sondern fließt buchstäblich in den künstlichen Adern der RoboterEs vereint Kraft und Bewegung in einer einzigen intelligenten Flüssigkeit. Ein Evolutionssprung, der alle Regeln auf den Kopf stellt: Während Batterien und Motoren traditionell separate Komponenten sind, verschmelzen diese Systeme sie zu einer einzigen dynamischen Einheit, so leicht wie ein lebender Organismus. Und das Ergebnis? Ein Roboterwurm, der sich wie ein Muskel zusammenzieht, und eine Qualle, die 90 Minuten lang ununterbrochen unter Wasser tanzt.
Die Batterie, die wie ein Organismus atmet
„Wir sind die ersten, die Hydraulikflüssigkeit als Batterie nutzen. Wir reduzieren Gewicht, weil sowohl für die Bewegung als auch für die Ernährung Energie benötigt wird.“
Erklären Rob Schäfer, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Cornell University, der illustrierte das Projekt. Das Herzstück der Technologie ist eins Redox-Flow-Batterie (RFB) das biologische Prozesse nachahmt: Zwei Elektrolytreservoirs (chemisch geladene Flüssigkeiten) reagieren über eine Membran und erzeugen beim Mischen Strom. Doch anstatt nur Energie zu erzeugen, wird diese Flüssigkeit gepumpt, um hydraulischen Druck zu erzeugen und so künstliche Sehnen zu aktivieren. Eine Doppelrolle Dadurch entfällt die Notwendigkeit separater Motoren, wodurch Gewicht und Komplexität reduziert werden.
Für die Roboterqualle funktioniert das System wie ein rhythmisch „schlagendes“ Herz: Wenn die Flüssigkeit auf eine Sehne drückt, biegt sich die glockenförmige Struktur und drückt das Wasser. Beim Entspannen sinkt der Roboter und ist bereit für einen neuen Impuls. 1,5 Stunden Akkulaufzeit (ein Rekord für weicher Roboter dieser Dimensionen) belegen die Effizienz des Designs.
Modulare Roboter: Der Wurm, der das Land erobert
Während die Roboterqualle die aquatische Umwelt dominiert, steht der Roboterwurm vor einer komplexeren Herausforderung: der Fortbewegung an Land. Es gelingt ihm dank modulare Segmente unabhängig: Jeder von ihnen enthält einen Mini-Flüssigkeitstank und einen „Vorhang“-Aktuator. Durch das koordinierte Ausdehnen und Zusammenziehen der Module entsteht eine wellenartige Bewegung ähnlich der von Regenwürmern.
Der Übergang vom Wasser zum Land erforderte eine radikale Neugestaltung. Schäfer stellt klar: „Unter Wasser unterstützt der Auftrieb den Körper. Auf der Erde brauchen wir eine Struktur, die der Schwerkraft standhält“. Die Lösung? Starre, aber leichte Segmente, verbunden durch flexible Gelenke die das Hydroskelett von Wirbellosen imitieren. Jedes Modul ist autonom, kommuniziert jedoch über Drucksensoren mit den anderen und ermöglicht so adaptive Bewegungen auf unebenem Gelände.
Künstliches Blut und die Zukunft der Robotik
Dem Cornell-Team sind diese Experimente mit modularen Robotern nicht fremd. Im Jahr 2019 hatte einen Roboter-Feuerfisch entwickelt, mit einem Kreislaufsystem aus „synthetischem Blut“ (ein Konzept, das sich nun zur Flüssigkeitsbatterie weiterentwickelt hat). Der Unterschied? Hier ist die Flüssigkeit nicht nur ein Energieträger, sondern eine primäre Quelle.
Die Auswirkungen sind enorm: Unterwasserroboter für die Umweltüberwachung mit einer Autonomie von Wochen, Raumsonden, die lokale Flüssigkeiten (wie flüssiges Methan) nutzen titan) oder leichte und leise medizinische Exoskelette. „Der modulare Ansatz ermöglicht die Skalierung der Technologie“, er addiert Schäfer. „Je nach Mission können wir Segmente wie Zellen in einem Organismus hinzufügen oder entfernen.“
Jenseits der Hydraulik: eine weitere Biomimikry-Lektion aus modularen Robotern
Diese Roboter sind nicht nur eine technische Übung, sondern eine Reflexion über das Leben selbst. Die Entscheidung, Quallen und Würmer zu imitieren, ist kein Zufall: Es handelt sich um einfache Organismen mit effizienten Bewegungen, ideale Modelle zum Testen grundlegender Prinzipien.
„Die Evolution der Erde begann mit einfachen Organismen, die vom Boden getragen wurden. Unser Roboterwurm folgt dem gleichen Weg.“
Beobachten Schäfer, was die Parallelität mit dem evolutionären Übergang von Fischen zu Amphibien unterstreicht. Die Lektion? Einfachheit geht vor Komplexität, sowohl in der Biologie als auch in der Robotik. Und da „intelligente“ Flüssigkeiten die Arbeit von Metall und Silizium übernehmen, könnte die Zukunft der Roboter flüssiger (und lebendiger) sein, als wir uns vorstellen können.
