Forscher aus den USA haben Roboter entwickelt, die kleiner als ein Salzkorn sind – und dennoch vollständig autonom agieren. Eine Technologie, die Medizin, Fertigung und Robotik grundlegend verändern könnte.
Mikroroboter kleiner als ein Salzkorn treffen autonome Entscheidungen
Forscher der University of Pennsylvania und der University of Michigan haben die bislang kleinsten vollständig programmierbaren und autonomen Roboter entwickelt. Die Maschinen messen lediglich 200 × 300 × 50 Mikrometer – kleiner als ein Salzkorn – und sind in der Lage, eigenständig Entscheidungen zu treffen, ohne externe Steuerung.
Lichtbetrieben und vollständig autonom
Die Mikroroboter werden ausschließlich durch Licht angetrieben und verfügen über integrierte Miniaturcomputer, Sensoren sowie eine eigene Logik zur Entscheidungsfindung. Anders als frühere Kleinstmaschinen benötigen sie weder Kabel noch Magnetfelder noch eine kontinuierliche externe Steuerung. Sie bewegen sich durch Flüssigkeiten, indem sie elektrische Felder manipulieren – ein Ansatz ohne bewegliche mechanische Teile, was die Langlebigkeit erheblich steigert.
Laut den Forschern können die Roboter über mehrere Monate hinweg operieren. Die Ergebnisse wurden in den Fachzeitschriften Science Robotics und Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
„Wir haben autonome Roboter um den Faktor 10.000 verkleinert. Das erschließt eine vollständig neue Größenordnung für programmierbare Roboter.”
— Marc Miskin, Assistenzprofessor für Elektro- und Systemtechnik, Penn Engineering
Fähigkeiten auf Zellebene
Die Mikroroboter sind in der Lage, Temperaturveränderungen in ihrer unmittelbaren Umgebung zu detektieren, vorprogrammierten Pfaden zu folgen und ihre Bewegung entsprechend anzupassen. Da sie in denselben Größenordnungen operieren wie viele lebende Mikroorganismen, eröffnen sich potenziell weitreichende Einsatzgebiete:
- Medizin: Überwachung einzelner Zellen im menschlichen Körper
- Präzisionsfertigung: Montage miniaturisierter Bauteile, die mit konventionellen Methoden nicht zugänglich sind
- Massenproduktion: Produktionskosten von etwa einem US-Cent pro Einheit machen skalierbare Anwendungen grundsätzlich denkbar
Koordiniertes Schwarmverhalten als nächster Schritt
Die Forschungsgruppe hat nachgewiesen, dass mehrere Einheiten koordiniert zusammenarbeiten können. Dieses Schwarmverhalten auf mikroskopischer Ebene ist ein zentraler Schritt hin zu skalierbaren Anwendungen, bei denen einzelne Roboter zu komplex oder zu groß wären.
Kernaussage: Autonome Systeme werden künftig nicht nur auf Makro-, sondern auch auf Mikroebene ohne menschliche Intervention operieren können.
Für Unternehmen in Deutschland, die in den Bereichen Medizintechnik, Halbleiterfertigung oder Advanced Manufacturing tätig sind, ist diese Entwicklung mittelfristig relevant. Obwohl marktreife Produkte noch Jahre entfernt sind, dürfte insbesondere die Kombination aus Autonomie, Sensorik und Niedrigkostenproduktion Strategieentscheider in F&E-intensiven Branchen beschäftigen – spätestens dann, wenn erste kommerzielle Anwendungen den Labormaßstab verlassen.
Quelle: ScienceDaily
