1
00:00:00,812 --> 00:00:02,104
Meine Studenten und ich

2
00:00:02,104 --> 00:00:04,209
arbeiten an winzigen Robotern.

3
00:00:04,209 --> 00:00:07,146
Wir können sie als Roboterversionen
von Tieren betrachten,

4
00:00:07,146 --> 00:00:10,016
die uns allen bekannt sind: Ameisen.

5
00:00:10,016 --> 00:00:12,776
Wir wissen, dass Ameisen und 
Insekten ähnlicher Größe

6
00:00:12,776 --> 00:00:15,012
sehr erstaunliche Dinge tun können.

7
00:00:15,012 --> 00:00:18,197
Wir alle haben Gruppen 
von Ameisen oder dergleichen gesehen,

8
00:00:18,197 --> 00:00:21,528
die unsere Kartoffelchips
bei einem Picknick wegtragen.

9
00:00:22,138 --> 00:00:24,778
Aber was sind die wahren Herausforderungen

10
00:00:24,778 --> 00:00:26,319
beim Bau dieser Ameisen?

11
00:00:26,319 --> 00:00:28,827
Zuerst einmal: Wie bekommen wir

12
00:00:28,827 --> 00:00:31,869
die Fähigkeiten der Ameisen 
in einen Roboter der gleichen Größe?

13
00:00:31,869 --> 00:00:34,353
Zuerst müssen wir einen 
Bewegungsmechanismus

14
00:00:34,353 --> 00:00:35,923
für diese kleinen Roboter finden.

15
00:00:35,923 --> 00:00:38,223
Wir benötigen Mechanismen
wie Beine und Motoren,

16
00:00:38,223 --> 00:00:40,072
um die Fortbewegung zu unterstützen,

17
00:00:40,072 --> 00:00:42,563
sowie Sensoren, Energie und Steuerung,

18
00:00:42,563 --> 00:00:46,525
um alle Aspekte in einem semi-
intelligenten Ameisenroboter zu vereinen.

19
00:00:46,525 --> 00:00:50,531
Damit sie am Ende zweckmäßig sind, 
sollen viele von ihnen zusammenwirken

20
00:00:50,531 --> 00:00:53,169
um gemeinsam größere
Aufgaben zu bewältigen.

21
00:00:53,179 --> 00:00:55,710
Ich beginne mit der Mobilität.

22
00:00:55,710 --> 00:00:58,871
Insekten bewegen sich 
erstaunlich geschickt.

23
00:00:58,871 --> 00:01:01,542
Dieses Video der UC Berkeley 
zeigt eine Kakerlake,

24
00:01:01,542 --> 00:01:04,452
die sich auf sehr unwegsamem Gelände 
bewegt ohne umzukippen.

25
00:01:04,452 --> 00:01:09,155
Sie kann das, da ihre Beine
sowohl aus starren Materialien,

26
00:01:09,155 --> 00:01:12,142
wie wir sie üblicherweise
für den Bau von Robotern benutzen,

27
00:01:12,142 --> 00:01:13,895
und weichen Materialien bestehen.

28
00:01:14,214 --> 00:01:18,201
Springen ist auch eine sehr interessante 
Fortbewegungsart, wenn man so klein ist.

29
00:01:18,201 --> 00:01:21,030
Diese Insekten speichern 
Energie in einer Sprungfeder

30
00:01:21,030 --> 00:01:26,281
und setzen sie schnell wieder frei, 
um aus dem Wasser hüpfen zu können.

31
00:01:26,281 --> 00:01:29,403
Einer der größten Beiträge meines Labors

32
00:01:29,403 --> 00:01:32,153
war die Kombination aus
weichen und starren Materialien

33
00:01:32,153 --> 00:01:34,367
in sehr, sehr kleinen Mechanismen.

34
00:01:34,367 --> 00:01:37,672
Dieser Sprungmechanismus misst 
etwa vier Millimeter an jeder Seite,

35
00:01:37,672 --> 00:01:39,100
also extrem klein.

36
00:01:39,100 --> 00:01:41,024
Das starre Material ist Silizium

37
00:01:41,024 --> 00:01:43,448
und das weiche Material Silikon-Kautschuk.

38
00:01:43,448 --> 00:01:45,636
Die Idee dahinter ist, 
es zusammenzudrücken,

39
00:01:45,636 --> 00:01:48,924
Energie in den Sprungfedern zu speichern
und beim Sprung freizusetzen.

40
00:01:48,924 --> 00:01:51,652
Dies funktioniert
ohne Motoren, ohne Antrieb.

41
00:01:51,652 --> 00:01:54,800
Es wird mit einer Methode ausgeführt,
die wir in meinem Labor

42
00:01:54,800 --> 00:01:57,472
„Doktorand mit Pinzette“ nennen.

43
00:01:57,472 --> 00:02:00,446
Im nächsten Video sehen Sie
einen kleinen Kerl,

44
00:02:00,446 --> 00:02:02,333
der erstaunliche Sprünge vollbringt.

45
00:02:02,333 --> 00:02:05,947
Das ist Aaron, der besagte
Doktorand mit Pinzette,

46
00:02:05,947 --> 00:02:08,630
und ein vier Millimeter
kleiner Mechanisums,

47
00:02:08,630 --> 00:02:10,841
der fast 40 Zentimeter hoch springt.

48
00:02:10,841 --> 00:02:13,265
Das ist fast das Hundertfache
seiner eigenen Größe.

49
00:02:13,265 --> 00:02:15,221
Er übersteht das, prallt vom Tisch ab,

50
00:02:15,221 --> 00:02:18,735
ist unglaublich robust und überlebt,
bis wir ihn verlieren,

51
00:02:18,735 --> 00:02:20,035
weil er so winzig ist.

52
00:02:20,035 --> 00:02:21,361
(Gelächter)

53
00:02:21,361 --> 00:02:23,970
Letztendlich wollen wir auch
Motoren hinzufügen.

54
00:02:23,970 --> 00:02:27,086
Einige Studenten im Labor arbeiten
an millimeterkleinen Motoren,

55
00:02:27,086 --> 00:02:30,616
die in kleine autonome
Roboter integriert werden sollen.

56
00:02:30,616 --> 00:02:33,237
Um Mobilität und Fortbewegung
in dieser Größenordnung

57
00:02:33,237 --> 00:02:34,707
in Betracht ziehen zu können, 


58
00:02:34,707 --> 00:02:36,121
schummeln wir mit Magneten.

59
00:02:36,121 --> 00:02:39,307
Was Sie hier sehen, wird einmal Teil 
eines Mikroroboter-Beins.

60
00:02:39,307 --> 00:02:41,334
Sie sehen Gelenke aus Silikon-Kautschuk

61
00:02:41,334 --> 00:02:42,953
und einen integrierten Magneten,

62
00:02:42,953 --> 00:02:46,266
der durch ein externes
Magnetfeld bewegt wird.

63
00:02:46,266 --> 00:02:49,299
Dies ergibt den Roboter,
den ich zuvor gezeigt habe.

64
00:02:49,879 --> 00:02:52,900
Interessanterweise hilft uns
dieser Roboter zu verstehen,

65
00:02:52,900 --> 00:02:54,827
wie sich Insekten dieser Größe bewegen.

66
00:02:54,827 --> 00:02:57,022
Wir wissen recht gut, wie sich Tiere,

67
00:02:57,022 --> 00:02:59,229
von der Kakerlake bis
zum Elefanten, bewegen.

68
00:02:59,229 --> 00:03:02,228
Wir bewegen uns alle auf diese
federnde Art, wenn wir laufen.

69
00:03:02,228 --> 00:03:06,513
Bei sehr kleiner Größe beeinflussen
die Kräfte zwischen meinen Füßen

70
00:03:06,513 --> 00:03:09,459
und dem Boden die Fortbewegung
viel mehr als meine Masse,

71
00:03:09,459 --> 00:03:11,422
was diese federnde Bewegung erzeugt.

72
00:03:11,422 --> 00:03:13,737
Dieser kleine Kerl
funktioniert noch nicht ganz,

73
00:03:13,737 --> 00:03:16,392
doch größere Versionen 
laufen bereits umher.

74
00:03:16,392 --> 00:03:20,137
Dieser ist etwa einen Zentimeter
hoch und breit, sehr klein also,

75
00:03:20,137 --> 00:03:22,799
und läuft pro Sekunde 
seine zehnfache Körperlänge,

76
00:03:22,799 --> 00:03:24,615
das sind 10 cm pro Sekunde,

77
00:03:24,615 --> 00:03:26,648
sehr schnell für ein so winziges Kerlchen.

78
00:03:26,648 --> 00:03:28,910
Begrenzt ist das nur
durch unseren Testaufbau.

79
00:03:28,910 --> 00:03:31,807
Doch dies zeigt Ihnen grob,
wie es zurzeit funktioniert.

80
00:03:32,027 --> 00:03:35,781
Wir drucken Roboter auch in 3D
und lassen sie über Hindernisse laufen,

81
00:03:35,781 --> 00:03:39,280
wie die Kakerlake zuvor.

82
00:03:39,280 --> 00:03:42,166
Im Endeffekt wollen wir alles
auf dem Roboter anbringen:

83
00:03:42,166 --> 00:03:45,859
Abtastung, Antrieb, Bedienung,
Bewegung, alles zusammen,

84
00:03:45,859 --> 00:03:48,765
und nicht alles muss zwingend
von der Natur inspiriert sein.

85
00:03:48,765 --> 00:03:51,900
Dieser Roboter ist in etwa
so groß wie ein Tic Tac,

86
00:03:51,900 --> 00:03:55,849
und anstelle von Magneten oder
Muskeln zur Fortbewegung

87
00:03:55,849 --> 00:03:58,274
verwenden wir Raketen.

88
00:03:58,274 --> 00:04:00,940
Dies ist ein mikrofeines,
dynamisches Material,

89
00:04:00,940 --> 00:04:03,539
von dem wir Kleinstteile anfertigen

90
00:04:03,539 --> 00:04:07,326
und diese am Bauch des Roboters 
anbringen können.

91
00:04:07,326 --> 00:04:12,012
So springt dieser Roboter,
sobald er eine Lichtzunahme wahrnimmt.

92
00:04:12,645 --> 00:04:14,618
Das ist einer meiner Lieblingsfilme:

93
00:04:14,618 --> 00:04:17,658
Sie sehen einen 300 mg leichten Roboter,

94
00:04:17,658 --> 00:04:20,064
der etwa 8 cm hoch in die Luft hüpft.

95
00:04:20,064 --> 00:04:22,974
Er misst gerade mal 4 x 4 x 7 Millimeter.

96
00:04:22,974 --> 00:04:25,130
Am Anfang sehen Sie einen hellen Blitz,

97
00:04:25,130 --> 00:04:26,622
wenn Energie freigesetzt wird

98
00:04:26,622 --> 00:04:28,530
und der Roboter durch die Luft wirbelt.

99
00:04:28,530 --> 00:04:30,139
Hier sah man den hellen Blitz

100
00:04:30,139 --> 00:04:33,336
und Sie sehen den Roboter hochspringen.

101
00:04:33,336 --> 00:04:36,368
Das funktioniert ganz ohne 
Leinen oder Drähte,

102
00:04:36,368 --> 00:04:38,862
alles ist an Bord,
und sein Sprung ist die Reaktion

103
00:04:38,862 --> 00:04:43,243
auf eine Schreibtischlampe, 
die ein Student einschaltet.

104
00:04:43,243 --> 00:04:47,547
Sie können sich all die Dinge vorstellen, 
die wir mit so kleinen Robotern,

105
00:04:47,547 --> 00:04:51,604
die laufen, kriechen, springen 
und rollen, machen können.

106
00:04:51,604 --> 00:04:55,394
Denken Sie an die Trümmer nach einer 
Naturkatastrophe wie einem Erdbeben.

107
00:04:55,394 --> 00:04:57,953
Stellen Sie sich vor, wie
diese kleinen Roboter

108
00:04:57,953 --> 00:05:00,171
in den Trümmern nach Überlebenden suchen.

109
00:05:00,171 --> 00:05:03,127
Stellen Sie sich vor,
wie viele dieser kleinen Roboter

110
00:05:03,127 --> 00:05:05,626
eine Brücke auf deren Sicherheit prüfen,

111
00:05:05,626 --> 00:05:10,196
um Einstürze wie diesen
vor Minneapolis im Jahr 2007 zu vermeiden.

112
00:05:11,233 --> 00:05:13,295
Stellen Sie sich vor, was möglich wäre,

113
00:05:13,295 --> 00:05:15,968
wenn kleine Roboter 
durch Ihren Blutkreislauf schwimmen:

114
00:05:15,968 --> 00:05:17,851
"Die Fantastische Reise", Isaac Asimov.

115
00:05:17,851 --> 00:05:22,206
Man könnte operieren, ohne den Patienten 
dafür aufschneiden zu müssen.

116
00:05:22,206 --> 00:05:24,936
Wir könnten die Art ändern, 
wie wir Dinge bauen,

117
00:05:24,936 --> 00:05:28,343
wenn winzige Roboter
wie Termiten arbeiten,

118
00:05:28,343 --> 00:05:31,108
die diese unglaublichen 
8 Meter hohen Hügel bauen,

119
00:05:31,108 --> 00:05:35,196
gut gelüftete Wohnblöcke 
für andere Termiten

120
00:05:35,196 --> 00:05:37,287
in Afrika und Australien.

121
00:05:37,287 --> 00:05:39,487
Ich denke, ich habe Ihnen gezeigt,

122
00:05:39,487 --> 00:05:42,154
was wir mit diesen kleinen Robotern 
alles tun können.

123
00:05:42,154 --> 00:05:45,131
Wir haben bereits einige 
Fortschritte gemacht,

124
00:05:45,131 --> 00:05:47,139
doch es liegt noch ein weiter Weg vor uns.

125
00:05:47,139 --> 00:05:51,187
Ich hoffe, einige von Ihnen 
werden dazu beitragen. Vielen Dank.