FiloBot: Der Roboter wächst wie eine Pflanze im 3D-Druck

Der Einsatz des 3D-Drucks in der Soft-Robotik hat in den letzten Jahren zugenommen und ist zweifellos eine wichtige Ressource für Forscher auf diesem Gebiet, die die Möglichkeiten der additiven Fertigung nutzen, um Ergebnisse zu erzielen, die sonst nicht möglich wären. Filobot ist ein neues Projekt des Italienischen Instituts für Technologie (IIT) in Genua, Italien, das Biomimikry und 3D-Druck kombiniert. Es handelt sich dabei um einen von Kletterpflanzen inspirierten Roboter, der in der Lage ist, in 3D zu wachsen und sich selbst zu formen.

Selbstwachsende Roboter sind eine aufsteigende Lösung in der Soft-Robotik für die Navigation, Erkundung und Besiedlung von unstrukturierten Umgebungen. Ihre Fähigkeit zu wachsen und sich in dreidimensionalen Räumen zu bewegen, die mit den Bedingungen in der realen Welt vergleichbar sind, befindet sich jedoch noch in der Entwicklung. Die in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlichte Studie über Filobots wurde von der Forschungsgruppe von Barbara Mazzolai, stellvertretende Direktorin für Robotik und Leiterin des Labors für bioinspirierte Soft-Robotik am IIT, durchgeführt.

FiloBot wächst auf Basis externer Stimuli (Bild: IIT)

FiloBot, der 3D-gedruckte Roboter, inspiriert von Kletterpflanzen

Dies ist nicht das erste Mal, dass wir über ein innovatives Robotikprojekt des IIT Genua berichten. Letztes Jahr haben wir über I-Seed berichtet, den ersten von einem Samen inspirierten und mit 4D-Druck hergestellten Roboter, dessen Aufgabe es ist, den Boden über der Erde zu erkunden und zu überwachen. Heute verspricht Filobot ähnlich praktikable Anwendungen. Der Roboter wurde im Rahmen des europäischen Projekts GrowBot entwickelt und ist bisher ein Prototyp, der bereits enormes Potenzial gezeigt hat. Die Inspiration für das IIT-Team kam durch die Beobachtung der Natur, insbesondere von Kletterpflanzen und Reben. Mazzolai und Emanuela Del Dottore, Erstautorin der Studie, äußerte sich:

Um sich von einem Punkt zum anderen zu bewegen, müssen Pflanzen ständig wachsen und ihren Körper an die äußeren Umweltbedingungen anpassen. Angesichts dieser Beobachtung haben wir verstanden, dass das apikale Wachstum eine wichtige Voraussetzung ist, um bei Robotern und Pflanzen eine Form der Bewegung und Anpassung zum Ausdruck zu bringen“

Genau wie eine Kletterpflanze wollte das Team es dem Filobot ermöglichen, zu wachsen und sich an seine Umgebung anzupassen. Dies sollte durch einen in den Roboter integrierten 3D-Druckmechanismus in Kombination mit Bewegungssensoren realisiert werden. Der Roboter verfügt über einen rotierenden Kopf, der ein thermoplastisches Filament (mit Hilfe eines FDM-Verfahrens) aufträgt, das dann seinen Körper verlängert. Der bemerkenswerte Aspekt von Filobot ist seine Fähigkeit, durch das Ablegen von Fäden auf der Grundlage externer Stimuli, einschließlich Schwerkraft, Licht und Schatten, zu wachsen. Damit zeigt er ein adaptives Verhalten, das mit dem Tropismus echter Pflanzen vergleichbar ist. Wenn man ihn in Aktion sieht, wirkt er wirklich wie ein lebendiger Körper.

Der komplexe Mechanismus von FiloBot ermöglicht es ihm, in Abhängigkeit von Lücken, potenziellen Stützen und Wegen in komplexen Lebensräumen zu wachsen. FiloBot wächst nie auf dieselbe Art und Weise, sondern nimmt jedes Mal eine andere Konfiguration an, je nach Umgebung. Dank dieser Eigenschaften kann er für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden, in erster Linie für die Überwachung der Umwelt: Messung der Verschmutzung in gefährlichen Gebieten, Erkundung von schwer zugänglichen oder unbekannten natürlichen Umgebungen.

Eine Innovation, die zwar noch getestet und verfeinert werden muss, aber einen wichtigen Meilenstein in der Verbindung von Biomimikry und Robotik und einen großen Schritt nach vorn im Umweltschutz darstellt. Wir sind gespannt, was sich in naher Zukunft daraus entwickeln wird. Weitere Informationen über die Studie finden Sie HIER.

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*Titelbildnachweis: Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Genova