Strahlungsfester Soft-Roboter navigiert autonom über Gelände

Im Gegensatz zu herkömmlichen Planetenrovern basiert der weiche Roboter auf einem gewickelten dielektrischen Elastomer-Aktor (RDEA), einem flexiblen künstlichen Muskel, der sich bei Anlegen einer Spannung zusammenzieht und ausdehnt. Die Bewegung ermöglicht es dem Roboter, sich wie ein Maulwurf vorwärts zu kriechen.

Die Forscher geben an, dass dieser Ansatz die mechanische Komplexität verringert und gleichzeitig die Anpassungsfähigkeit an unregelmäßige Oberflächen verbessert, auf denen starre Roboter Schwierigkeiten haben könnten.

Strahlungsfester weicher Kriechroboter Der Aktuator verwendet nachgiebige Elektroden aus einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs), die laut den Forschern Schäden tolerieren und gleichzeitig einen teilweisen Schutz vor der Marsstrahlung bieten. Experimente und Simulationen zeigten, dass das Material Alpha- und Protonenpartikel bei Energieniveaus von 10 MeV standhalten kann.

Der Roboter arbeitet zudem mit relativ

Der Roboter arbeitet zudem mit relativ niedrigen Spannungen, was den Strombedarf senkt und das Risiko eines Systemausfalls bei Langzeitmissionen verringert. „Die Kernherausforderung, die wir lösen wollten, war die Erzielung ohne den Bedarf an komplexer Elektronik oder mehreren Aktuatoren", erklärte Dr.

Hari Prakash Thanabalan, leitender Forscher an der Universität Göteborg: „Der Madenwurm wurde zum Vorbild gewählt, da sein einfaches, doch effektives Design seine Fortbewegung hauptsächlich durch Kontraktion und Extension des Körpers steuert.

Dies macht ihn zu einer idealen Inspirationsquelle für einen Roboter, der sich an die Unterlage anpassen muss, auf der er sich bewegt." ESA-Beamte zufolge könnte diese Technologie zukünftige Weltraumforschungssysteme unterstützen, die auch nach Beschädigungen weiter funktionieren müssen. „Die entscheidende Schlüsseltechnologie ist der gerollte dielektrische Elastomer-Aktor – ein zylindrischer künstlicher Muskel, der auch bei teilweiser Durchtrennung oder Durchstichung weiterhin funktionsfähig bleibt", sagte Ugo Lafont, ESA-Spezialist für Weltraummaterialien und -technologien.

Führung: Während der Tests stellten die

Führung: Während der Tests stellten die Forscher fest, dass der Roboter sich selbst lenken kann, indem er mit in die Testoberfläche eingravierten Rillen interagiert. Die Entdeckung war zufällig, eröffnete jedoch eine neue Forschungsrichtung für die passive robotische Navigation. Das Team beobachtete, wie die Beine des Roboters in Rillen auf 3D-gedruckten Substraten haken und ihn dabei in Bewegungsrichtung ausrichten.

Anschließend testeten die Forscher verschiedene Rilleneinstellungen im Winkelbereich von 0 bis 30 Grad.

Mit zunehmendem Rilleneinstellwinkel richtete sich der Roboter stärker aus und konnte so ohne zusätzliche Aktuatoren oder Bordsteuerelektronik Links- und Rechtskurven fahren. „Zunächst haben wir den Roboter auf Rilleneinstellungen getestet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung lagen", sagte Thanabalan. „Wir stellten fest, dass der Roboter seine Vorderbeine in die Rillen auf der Oberfläche hakte." Die Forscher betonen, dass die aktuelle Konfiguration zwar unter kontrollierten Laborbedingungen funktioniert, jedoch noch nicht für den Einsatz auf echtem planetarem Gelände bereit ist.

Die nächste Phase umfasst die Prüfung

Die nächste Phase umfasst die Prüfung des Roboters unter thermischem Zyklisierung und Strahlenbelastung bei gleichzeitiger Integration leichtgewichtiger Sensorsysteme. Das Team plant zudem, den Roboter an der ESA-Mars Yard-Einrichtung in den Niederlanden zu testen, die außerirdisches Gelände simuliert.

Das Projekt mit dem Titel „Soft Annelid-Inspired Robot with Peristaltic Gait using Low Voltage Fault-Tolerant Artificial Muscles for Planetary Exploration" wurde über das ESA-Entdeckungsprogramm finanziert.