Schweizer Forscher entwickeln essbaren Roboter

Essbar zu sein, ist nicht gerade eine Fähigkeit, die einem in Bezug auf einen Roboter einfällt. Und doch hat ein Team der Eidgenössischen Polytechnischen Hochschule in Lausanne (École polytechnique fédérale de Lausanne, EPFL) einen Roboter entwickelt, der vollständig verdaut werden kann, inklusive Energiespeicher und Aktoren.

Der Roboter ist ein sogenannter Soft Roboter, der also aus einem weichen Material besteht. Ein solcher Roboter bewegt sich beispielsweise fort, indem Luft in Kammern in seinem Körper hinein- oder hinausgepumpt wird. Dadurch verformt sich der Roboter und erzeugt so eine Bewegung.

Einen essbaren Körper für einen Soft Robot zu bauen ist einfach: Dafür lässt sich einfach ein essbares Material einsetzen, etwa Gelatine. Auch die Schläuche zwischen den Kammern bestehen daraus. Das Team des Laboratory of Intelligent Systems um Dario Floreano hat eine Lösung gefunden, damit die Energieversorgung und die Aktorik ebenfalls verdaulich sind und nicht schwer im Magen liegen.

Als Antriebsmittel, das in die Kammern gepumpt wird, nutzen die Schweizer Kohlendioxid, das in Form von Backpulver in einer Kammer aus Wachs und Gelatine gespeichert wird. Eine zweite Kammer des Energiespeichers enthält flüssige Zitronensäure.

Energie aus Backpulver und Zitronensäure

Beide Substanzen sind durch eine Membran getrennt. Durch Druck von außen wird die Membran geöffnet. Die Zitronensäure tropft dann auf das Backpulver. Beide reagieren, dabei entsteht Natriumcitrat und Kohlendioxid wird freigesetzt. Alle diese Stoffe sind ungiftig und in der Nahrungsmittelindustrie gebräuchlich.

Der Aktor des Roboters besteht aus zwei miteinander verbundenen Gaskammern auf einer etwas festeren Basis, die sich unter Druck verbiegt. Wird Gas in die Kammer geleitet, verbiegt sich der Aktor. Dieser Vorgang muss jedoch mehrfach nacheinander durchgeführt werden. Durch die Abfolge von Verbiegen und Entspannen entsteht eine Art Schlängeln, das den Roboter vorwärts bewegen kann.

Die Kammer muss also entleert werden, damit sie in die Ausgangsform zurückkehren kann. Dafür haben die Forscher ein Ventil mit einer Art Schnappverschluss entwickelt. Im Normalzustand ist das Ventil geschlossen. Steigt der Gasdruck in der Kammer, öffnet es sich und das Gas kann hinausströmen. Sinkt der Druck wieder, schnappt das Ventil zu.

Nachströmendes Gas verformt die Kammer dann wieder. Der Roboter, den das Team in der Fachzeitschrift Advanced Science beschreibt, verbiegt sich etwa viermal pro Minute. Die Batterie liefert einige Minuten lang Energie.

Warum essbare Roboter?

Bleibt die Frage, weshalb ein Roboter überhaupt ess- und verdaubar sein soll. Mit dieser Frage hat sich Floreanos Team im vergangenen Jahr beschäftigt – und darauf mehrere Antworten gegeben: Wenn ein Roboter verdaubar ist, ist er biologisch abbaubar. Das bedeutet, er könnte in der Umwelt eingesetzt werden, wo er nach dem Ende seiner Betriebsdauer nichts hinterlässt.

Eine praktische Anwendung sehen sie in der Medizin: Der Roboter könnte verschluckt werden und im Körper dann Heilmittel gezielt an einer bestimmten Stelle absetzen. Er müsste auch nicht wieder erlangt werden, weil das Verdauungssystem ihn zerlegt.

Die letzte Anwendung, die die Robotiker genannt haben, bezieht sich auf die Essbarkeit: Die Roboter konnten als Nahrungsmittel dienen: Sie könnten sich etwa in Krisengebieten selbstständig zu den Hungernden bewegen, die sie dann verspeisen. Denkbar sind auch Gimmicks in der Erlebnisgastronomie.

(wpl)