0:00:00.812,0:00:02.104
Meine Studenten und ich

0:00:02.104,0:00:04.209
arbeiten an winzigen Robotern.

0:00:04.209,0:00:07.146
Wir können sie als Roboterversionen[br]von Tieren betrachten,

0:00:07.146,0:00:10.016
die uns allen bekannt sind: Ameisen.

0:00:10.016,0:00:12.776
Wir wissen, dass Ameisen und [br]Insekten ähnlicher Größe

0:00:12.776,0:00:15.012
sehr erstaunliche Dinge tun können.

0:00:15.012,0:00:18.197
Wir alle haben Gruppen [br]von Ameisen oder dergleichen gesehen,

0:00:18.197,0:00:21.528
die unsere Kartoffelchips[br]bei einem Picknick wegtragen.

0:00:22.138,0:00:24.778
Aber was sind die wahren Herausforderungen

0:00:24.778,0:00:26.319
beim Bau dieser Ameisen?

0:00:26.319,0:00:28.827
Zuerst einmal: Wie bekommen wir

0:00:28.827,0:00:31.869
die Fähigkeiten der Ameisen [br]in einen Roboter der gleichen Größe?

0:00:31.869,0:00:34.353
Zuerst müssen wir einen [br]Bewegungsmechanismus

0:00:34.353,0:00:35.923
für diese kleinen Roboter finden.

0:00:35.923,0:00:38.223
Wir benötigen Mechanismen[br]wie Beine und Motoren,

0:00:38.223,0:00:40.072
um die Fortbewegung zu unterstützen,

0:00:40.072,0:00:42.563
sowie Sensoren, Energie und Steuerung,

0:00:42.563,0:00:46.525
um alle Aspekte in einem semi-[br]intelligenten Ameisenroboter zu vereinen.

0:00:46.525,0:00:50.531
Damit sie am Ende zweckmäßig sind, [br]sollen viele von ihnen zusammenwirken

0:00:50.531,0:00:53.169
um gemeinsam größere[br]Aufgaben zu bewältigen.

0:00:53.179,0:00:55.710
Ich beginne mit der Mobilität.

0:00:55.710,0:00:58.871
Insekten bewegen sich [br]erstaunlich geschickt.

0:00:58.871,0:01:01.542
Dieses Video der UC Berkeley [br]zeigt eine Kakerlake,

0:01:01.542,0:01:04.452
die sich auf sehr unwegsamem Gelände [br]bewegt ohne umzukippen.

0:01:04.452,0:01:09.155
Sie kann das, da ihre Beine[br]sowohl aus starren Materialien,

0:01:09.155,0:01:12.142
wie wir sie üblicherweise[br]für den Bau von Robotern benutzen,

0:01:12.142,0:01:13.895
und weichen Materialien bestehen.

0:01:14.214,0:01:18.201
Springen ist auch eine sehr interessante [br]Fortbewegungsart, wenn man so klein ist.

0:01:18.201,0:01:21.030
Diese Insekten speichern [br]Energie in einer Sprungfeder

0:01:21.030,0:01:26.281
und setzen sie schnell wieder frei, [br]um aus dem Wasser hüpfen zu können.

0:01:26.281,0:01:29.403
Einer der größten Beiträge meines Labors

0:01:29.403,0:01:32.153
war die Kombination aus[br]weichen und starren Materialien

0:01:32.153,0:01:34.367
in sehr, sehr kleinen Mechanismen.

0:01:34.367,0:01:37.672
Dieser Sprungmechanismus misst [br]etwa vier Millimeter an jeder Seite,

0:01:37.672,0:01:39.100
also extrem klein.

0:01:39.100,0:01:41.024
Das starre Material ist Silizium

0:01:41.024,0:01:43.448
und das weiche Material Silikon-Kautschuk.

0:01:43.448,0:01:45.636
Die Idee dahinter ist, [br]es zusammenzudrücken,

0:01:45.636,0:01:48.924
Energie in den Sprungfedern zu speichern[br]und beim Sprung freizusetzen.

0:01:48.924,0:01:51.652
Dies funktioniert[br]ohne Motoren, ohne Antrieb.

0:01:51.652,0:01:54.800
Es wird mit einer Methode ausgeführt,[br]die wir in meinem Labor

0:01:54.800,0:01:57.472
„Doktorand mit Pinzette“ nennen.

0:01:57.472,0:02:00.446
Im nächsten Video sehen Sie[br]einen kleinen Kerl,

0:02:00.446,0:02:02.333
der erstaunliche Sprünge vollbringt.

0:02:02.333,0:02:05.947
Das ist Aaron, der besagte[br]Doktorand mit Pinzette,

0:02:05.947,0:02:08.630
und ein vier Millimeter[br]kleiner Mechanisums,

0:02:08.630,0:02:10.841
der fast 40 Zentimeter hoch springt.

0:02:10.841,0:02:13.265
Das ist fast das Hundertfache[br]seiner eigenen Größe.

0:02:13.265,0:02:15.221
Er übersteht das, prallt vom Tisch ab,

0:02:15.221,0:02:18.735
ist unglaublich robust und überlebt,[br]bis wir ihn verlieren,

0:02:18.735,0:02:20.035
weil er so winzig ist.

0:02:20.035,0:02:21.361
(Gelächter)

0:02:21.361,0:02:23.970
Letztendlich wollen wir auch[br]Motoren hinzufügen.

0:02:23.970,0:02:27.086
Einige Studenten im Labor arbeiten[br]an millimeterkleinen Motoren,

0:02:27.086,0:02:30.616
die in kleine autonome[br]Roboter integriert werden sollen.

0:02:30.616,0:02:33.237
Um Mobilität und Fortbewegung[br]in dieser Größenordnung

0:02:33.237,0:02:34.707
in Betracht ziehen zu können, [br]

0:02:34.707,0:02:36.121
schummeln wir mit Magneten.

0:02:36.121,0:02:39.307
Was Sie hier sehen, wird einmal Teil [br]eines Mikroroboter-Beins.

0:02:39.307,0:02:41.334
Sie sehen Gelenke aus Silikon-Kautschuk

0:02:41.334,0:02:42.953
und einen integrierten Magneten,

0:02:42.953,0:02:46.266
der durch ein externes[br]Magnetfeld bewegt wird.

0:02:46.266,0:02:49.299
Dies ergibt den Roboter,[br]den ich zuvor gezeigt habe.

0:02:49.879,0:02:52.900
Interessanterweise hilft uns[br]dieser Roboter zu verstehen,

0:02:52.900,0:02:54.827
wie sich Insekten dieser Größe bewegen.

0:02:54.827,0:02:57.022
Wir wissen recht gut, wie sich Tiere,

0:02:57.022,0:02:59.229
von der Kakerlake bis[br]zum Elefanten, bewegen.

0:02:59.229,0:03:02.228
Wir bewegen uns alle auf diese[br]federnde Art, wenn wir laufen.

0:03:02.228,0:03:06.513
Bei sehr kleiner Größe beeinflussen[br]die Kräfte zwischen meinen Füßen

0:03:06.513,0:03:09.459
und dem Boden die Fortbewegung[br]viel mehr als meine Masse,

0:03:09.459,0:03:11.422
was diese federnde Bewegung erzeugt.

0:03:11.422,0:03:13.737
Dieser kleine Kerl[br]funktioniert noch nicht ganz,

0:03:13.737,0:03:16.392
doch größere Versionen [br]laufen bereits umher.

0:03:16.392,0:03:20.137
Dieser ist etwa einen Zentimeter[br]hoch und breit, sehr klein also,

0:03:20.137,0:03:22.799
und läuft pro Sekunde [br]seine zehnfache Körperlänge,

0:03:22.799,0:03:24.615
das sind 10 cm pro Sekunde,

0:03:24.615,0:03:26.648
sehr schnell für ein so winziges Kerlchen.

0:03:26.648,0:03:28.910
Begrenzt ist das nur[br]durch unseren Testaufbau.

0:03:28.910,0:03:31.807
Doch dies zeigt Ihnen grob,[br]wie es zurzeit funktioniert.

0:03:32.027,0:03:35.781
Wir drucken Roboter auch in 3D[br]und lassen sie über Hindernisse laufen,

0:03:35.781,0:03:39.280
wie die Kakerlake zuvor.

0:03:39.280,0:03:42.166
Im Endeffekt wollen wir alles[br]auf dem Roboter anbringen:

0:03:42.166,0:03:45.859
Abtastung, Antrieb, Bedienung,[br]Bewegung, alles zusammen,

0:03:45.859,0:03:48.765
und nicht alles muss zwingend[br]von der Natur inspiriert sein.

0:03:48.765,0:03:51.900
Dieser Roboter ist in etwa[br]so groß wie ein Tic Tac,

0:03:51.900,0:03:55.849
und anstelle von Magneten oder[br]Muskeln zur Fortbewegung

0:03:55.849,0:03:58.274
verwenden wir Raketen.

0:03:58.274,0:04:00.940
Dies ist ein mikrofeines,[br]dynamisches Material,

0:04:00.940,0:04:03.539
von dem wir Kleinstteile anfertigen

0:04:03.539,0:04:07.326
und diese am Bauch des Roboters [br]anbringen können.

0:04:07.326,0:04:12.012
So springt dieser Roboter,[br]sobald er eine Lichtzunahme wahrnimmt.

0:04:12.645,0:04:14.618
Das ist einer meiner Lieblingsfilme:

0:04:14.618,0:04:17.658
Sie sehen einen 300 mg leichten Roboter,

0:04:17.658,0:04:20.064
der etwa 8 cm hoch in die Luft hüpft.

0:04:20.064,0:04:22.974
Er misst gerade mal 4 x 4 x 7 Millimeter.

0:04:22.974,0:04:25.130
Am Anfang sehen Sie einen hellen Blitz,

0:04:25.130,0:04:26.622
wenn Energie freigesetzt wird

0:04:26.622,0:04:28.530
und der Roboter durch die Luft wirbelt.

0:04:28.530,0:04:30.139
Hier sah man den hellen Blitz

0:04:30.139,0:04:33.336
und Sie sehen den Roboter hochspringen.

0:04:33.336,0:04:36.368
Das funktioniert ganz ohne [br]Leinen oder Drähte,

0:04:36.368,0:04:38.862
alles ist an Bord,[br]und sein Sprung ist die Reaktion

0:04:38.862,0:04:43.243
auf eine Schreibtischlampe, [br]die ein Student einschaltet.

0:04:43.243,0:04:47.547
Sie können sich all die Dinge vorstellen, [br]die wir mit so kleinen Robotern,

0:04:47.547,0:04:51.604
die laufen, kriechen, springen [br]und rollen, machen können.

0:04:51.604,0:04:55.394
Denken Sie an die Trümmer nach einer [br]Naturkatastrophe wie einem Erdbeben.

0:04:55.394,0:04:57.953
Stellen Sie sich vor, wie[br]diese kleinen Roboter

0:04:57.953,0:05:00.171
in den Trümmern nach Überlebenden suchen.

0:05:00.171,0:05:03.127
Stellen Sie sich vor,[br]wie viele dieser kleinen Roboter

0:05:03.127,0:05:05.626
eine Brücke auf deren Sicherheit prüfen,

0:05:05.626,0:05:10.196
um Einstürze wie diesen[br]vor Minneapolis im Jahr 2007 zu vermeiden.

0:05:11.233,0:05:13.295
Stellen Sie sich vor, was möglich wäre,

0:05:13.295,0:05:15.968
wenn kleine Roboter [br]durch Ihren Blutkreislauf schwimmen:

0:05:15.968,0:05:17.851
"Die Fantastische Reise", Isaac Asimov.

0:05:17.851,0:05:22.206
Man könnte operieren, ohne den Patienten [br]dafür aufschneiden zu müssen.

0:05:22.206,0:05:24.936
Wir könnten die Art ändern, [br]wie wir Dinge bauen,

0:05:24.936,0:05:28.343
wenn winzige Roboter[br]wie Termiten arbeiten,

0:05:28.343,0:05:31.108
die diese unglaublichen [br]8 Meter hohen Hügel bauen,

0:05:31.108,0:05:35.196
gut gelüftete Wohnblöcke [br]für andere Termiten

0:05:35.196,0:05:37.287
in Afrika und Australien.

0:05:37.287,0:05:39.487
Ich denke, ich habe Ihnen gezeigt,

0:05:39.487,0:05:42.154
was wir mit diesen kleinen Robotern [br]alles tun können.

0:05:42.154,0:05:45.131
Wir haben bereits einige [br]Fortschritte gemacht,

0:05:45.131,0:05:47.139
doch es liegt noch ein weiter Weg vor uns.

0:05:47.139,0:05:51.187
Ich hoffe, einige von Ihnen [br]werden dazu beitragen. Vielen Dank.