Das Forschungsteam der Technischen Universität Chemnitz hat einen neuartigen autonomen Mikroroboter entwickelt, der als Smartlet bekannt ist. Diese innovativen Roboter sind nur 1 mm groß und besitzen die Fähigkeit, in wässrigen Umgebungen zu kommunizieren und koordiniert zu agieren. Integrierte Elektronik, Sensoren, Aktoren und Energiesysteme machen die Smartlets zu einem bemerkenswerten Beispiel moderner Robotik. Wie die Universität berichtet, wurden die Ergebnisse dieser bahnbrechenden Forschung in der renommierten Fachzeitschrift Science Robotics veröffentlicht.
Die Smartlets sind mit Photovoltaikzellen ausgestattet, die sie mit Strom versorgen, sowie Mikro-LEDs und Fotodioden, die für die optische Kommunikation verwendet werden. Ihr Herstellungsprozess basiert auf einem Origami-inspirierten Ansatz, der mehrschichtige Materialien nutzt. Dadurch können die Smartlets durch Auftriebskräfte auf und ab bewegt werden und können komplexe Multiroboter-Interaktionen, inklusive synchronisierter Bewegungen, ermöglichen.
Technologische Innovationen und Anwendungen
Die Kommunikation zwischen den Smartlets erfolgt über eine „drahtlose Kommunikationsschleife“, die ohne den Einsatz externer Kameras oder Antennen funktioniert. Dies wird durch eine dezentrale Steuerung ermöglicht, die maßgeschneiderte Silizium-Chiplets, auch bekannt als Labelts, nutzt. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie sind vielfältig und umfassen unter anderem die Überwachung der Wasserqualität, minimalinvasive medizinische Diagnosen sowie die Untersuchung biologischer Umgebungen.
Ein zentrales Ziel des Forschungsteams ist es, die Autonomie der Smartlets weiterzuentwickeln, indem chemische und akustische Sensormodule hinzugefügt werden. Die Vision besteht darin, dynamische Systeme zu schaffen, die kollektive robotische Organismus-Systeme bilden. Diese Entwicklungen könnten die Grenzen der Robotik erheblich erweitern und neue Möglichkeiten in der Interaktion zwischen Mensch und Maschine eröffnen.
SMARTLETs und das Potenzial der Mikroelektronik
Zusätzlich zu den Smartlets hat die Chemnitz University of Technology ein selbstfaltendes Mikroelektronikmodul entwickelt, das ebenfalls SMARTLET genannt wird. Dieses Modul vereint Funktionen wie Energieversorgung, Aktuatoren, Sensoren und Kommunikationsfähigkeiten in einem kompakten Format. Ähnlich wie die biologischen Zellen in Bezug auf Funktionalität und Größe, können SMARTLETs in großen Mengen auf einer Wafer-Oberfläche hergestellt werden.
Die Technologie der SMARTLETs ermöglicht es, komplexe Funktionen und Herstellungsrezepte zu kodieren, was Replikation und Evolution in kontrollierten Umgebungen begünstigt. Zudem können sie sich selbst organisieren und in größere, komplexere Systeme zusammenfinden, die potenziell künstliche Organismen bilden. Dies wurde in einer aktuellen Übersicht in der Fachzeitschrift Advanced Materials behandelt und hebt den Kontrast zwischen massenproduzierter Technologie und nachhaltigen Ökosystemen hervor.
Die Forschung in diesem Bereich leistet einen wertvollen Beitrag zur Europäischen Zentrum für lebende Technologie (ECLT) in Venedig, wo die Zusammenarbeit across scientific communities gefördert wird.
Unterstützung durch Fraunhofer IOSB
Die Entwicklungen auf dem Gebiet der Robotik und autonomen Systeme werden auch durch Institute wie das Fraunhofer IOSB unterstützt. Diese Einrichtung bietet Kompetenzen in den Bereichen autonome Systeme und Robotik, sowohl im Land-, Luft- als auch Wasserbereich. Ein wichtiger Fokus liegt auf der Entwicklung innovativer Technologien, die die Grundlagenforschung in die Praxis umsetzen und maßgeschneiderte Lösungen bieten, die von modernster Sensorik und KI-Algorithmen profitieren.
Die Anwendungsmöglichkeiten sowie der innovative Einsatz autonomer Systeme erstrecken sich über verschiedene Bereiche, darunter Umweltschutz, Notfallmanagement und die Überwachung kritischer Infrastrukturen. Dabei werden heterogene UxV-Teams gebildet, die in der Lage sind, komplexe Aufgaben selbstständig und ressourcenoptimiert zu planen und auszuführen. Roboterlabore ermöglichen zudem die schnelle Erprobung und Validierung neuer Ansätze, was die Effizienz und Sicherheit der Systeme erhöht.
Mit den Entwicklungen rund um die Smartlets zeigt sich ein vielversprechendes Bild der Zukunft der Robotik. Diese Technologien könnten bald eine zentrale Rolle in vielen Lebensbereichen einnehmen.
