WEBVTT

00:00:00.812 --> 00:00:02.104
Meine Studenten und ich

00:00:02.104 --> 00:00:04.209
arbeiten an winzigen Robotern.

00:00:04.209 --> 00:00:07.146
Wir können sie als Roboterversionen
von Tieren betrachten,

00:00:07.146 --> 00:00:10.016
die uns allen bekannt sind: Ameisen.

00:00:10.016 --> 00:00:12.776
Wir wissen, dass Ameisen und 
Insekten ähnlicher Größe

00:00:12.776 --> 00:00:15.012
sehr erstaunliche Dinge tun können.

00:00:15.012 --> 00:00:18.197
Wir alle haben Gruppen 
von Ameisen oder dergleichen gesehen,

00:00:18.197 --> 00:00:21.528
die unsere Kartoffelchips
bei einem Picknick wegtragen.

00:00:22.138 --> 00:00:24.778
Aber was sind die wahren Herausforderungen

00:00:24.778 --> 00:00:26.319
beim Bau dieser Ameisen?

NOTE Paragraph

00:00:26.319 --> 00:00:28.827
Zuerst einmal: Wie bekommen wir

00:00:28.827 --> 00:00:31.869
die Fähigkeiten der Ameisen 
in einen Roboter der gleichen Größe?

00:00:31.869 --> 00:00:34.353
Zuerst müssen wir einen 
Bewegungsmechanismus

00:00:34.353 --> 00:00:35.923
für diese kleinen Roboter finden.

00:00:35.923 --> 00:00:38.223
Wir benötigen Mechanismen
wie Beine und Motoren,

00:00:38.223 --> 00:00:40.072
um die Fortbewegung zu unterstützen,

00:00:40.072 --> 00:00:42.563
sowie Sensoren, Energie und Steuerung,

00:00:42.563 --> 00:00:46.525
um alle Aspekte in einem semi-
intelligenten Ameisenroboter zu vereinen.

00:00:46.525 --> 00:00:50.531
Damit sie am Ende zweckmäßig sind, 
sollen viele von ihnen zusammenwirken

00:00:50.531 --> 00:00:53.169
um gemeinsam größere
Aufgaben zu bewältigen.

NOTE Paragraph

00:00:53.179 --> 00:00:55.710
Ich beginne mit der Mobilität.

00:00:55.710 --> 00:00:58.871
Insekten bewegen sich 
erstaunlich geschickt.

00:00:58.871 --> 00:01:01.542
Dieses Video der UC Berkeley 
zeigt eine Kakerlake,

00:01:01.542 --> 00:01:04.452
die sich auf sehr unwegsamem Gelände 
bewegt ohne umzukippen.

00:01:04.452 --> 00:01:09.155
Sie kann das, da ihre Beine
sowohl aus starren Materialien,

00:01:09.155 --> 00:01:12.142
wie wir sie üblicherweise
für den Bau von Robotern benutzen,

00:01:12.142 --> 00:01:13.895
und weichen Materialien bestehen.

00:01:14.214 --> 00:01:18.201
Springen ist auch eine sehr interessante 
Fortbewegungsart, wenn man so klein ist.

00:01:18.201 --> 00:01:21.030
Diese Insekten speichern 
Energie in einer Sprungfeder

00:01:21.030 --> 00:01:26.281
und setzen sie schnell wieder frei, 
um aus dem Wasser hüpfen zu können.

NOTE Paragraph

00:01:26.281 --> 00:01:29.403
Einer der größten Beiträge meines Labors

00:01:29.403 --> 00:01:32.153
war die Kombination aus
weichen und starren Materialien

00:01:32.153 --> 00:01:34.367
in sehr, sehr kleinen Mechanismen.

00:01:34.367 --> 00:01:37.672
Dieser Sprungmechanismus misst 
etwa vier Millimeter an jeder Seite,

00:01:37.672 --> 00:01:39.100
also extrem klein.

00:01:39.100 --> 00:01:41.024
Das starre Material ist Silizium

00:01:41.024 --> 00:01:43.448
und das weiche Material Silikon-Kautschuk.

00:01:43.448 --> 00:01:45.636
Die Idee dahinter ist, 
es zusammenzudrücken,

00:01:45.636 --> 00:01:48.924
Energie in den Sprungfedern zu speichern
und beim Sprung freizusetzen.

00:01:48.924 --> 00:01:51.652
Dies funktioniert
ohne Motoren, ohne Antrieb.

00:01:51.652 --> 00:01:54.800
Es wird mit einer Methode ausgeführt,
die wir in meinem Labor

00:01:54.800 --> 00:01:57.472
„Doktorand mit Pinzette“ nennen.

00:01:57.472 --> 00:02:00.446
Im nächsten Video sehen Sie
einen kleinen Kerl,

00:02:00.446 --> 00:02:02.333
der erstaunliche Sprünge vollbringt.

00:02:02.333 --> 00:02:05.947
Das ist Aaron, der besagte
Doktorand mit Pinzette,

00:02:05.947 --> 00:02:08.630
und ein vier Millimeter
kleiner Mechanisums,

00:02:08.630 --> 00:02:10.841
der fast 40 Zentimeter hoch springt.

00:02:10.841 --> 00:02:13.265
Das ist fast das Hundertfache
seiner eigenen Größe.

00:02:13.265 --> 00:02:15.221
Er übersteht das, prallt vom Tisch ab,

00:02:15.221 --> 00:02:18.735
ist unglaublich robust und überlebt,
bis wir ihn verlieren,

00:02:18.735 --> 00:02:20.035
weil er so winzig ist.

00:02:20.035 --> 00:02:21.361
(Gelächter)

NOTE Paragraph

00:02:21.361 --> 00:02:23.970
Letztendlich wollen wir auch
Motoren hinzufügen.

00:02:23.970 --> 00:02:27.086
Einige Studenten im Labor arbeiten
an millimeterkleinen Motoren,

00:02:27.086 --> 00:02:30.616
die in kleine autonome
Roboter integriert werden sollen.

00:02:30.616 --> 00:02:33.237
Um Mobilität und Fortbewegung
in dieser Größenordnung

00:02:33.237 --> 00:02:34.707
in Betracht ziehen zu können, 


00:02:34.707 --> 00:02:36.121
schummeln wir mit Magneten.

00:02:36.121 --> 00:02:39.307
Was Sie hier sehen, wird einmal Teil 
eines Mikroroboter-Beins.

00:02:39.307 --> 00:02:41.334
Sie sehen Gelenke aus Silikon-Kautschuk

00:02:41.334 --> 00:02:42.953
und einen integrierten Magneten,

00:02:42.953 --> 00:02:46.266
der durch ein externes
Magnetfeld bewegt wird.

NOTE Paragraph

00:02:46.266 --> 00:02:49.299
Dies ergibt den Roboter,
den ich zuvor gezeigt habe.

00:02:49.879 --> 00:02:52.900
Interessanterweise hilft uns
dieser Roboter zu verstehen,

00:02:52.900 --> 00:02:54.827
wie sich Insekten dieser Größe bewegen.

00:02:54.827 --> 00:02:57.022
Wir wissen recht gut, wie sich Tiere,

00:02:57.022 --> 00:02:59.229
von der Kakerlake bis
zum Elefanten, bewegen.

00:02:59.229 --> 00:03:02.228
Wir bewegen uns alle auf diese
federnde Art, wenn wir laufen.

00:03:02.228 --> 00:03:06.513
Bei sehr kleiner Größe beeinflussen
die Kräfte zwischen meinen Füßen

00:03:06.513 --> 00:03:09.459
und dem Boden die Fortbewegung
viel mehr als meine Masse,

00:03:09.459 --> 00:03:11.422
was diese federnde Bewegung erzeugt.

00:03:11.422 --> 00:03:13.737
Dieser kleine Kerl
funktioniert noch nicht ganz,

00:03:13.737 --> 00:03:16.392
doch größere Versionen 
laufen bereits umher.

00:03:16.392 --> 00:03:20.137
Dieser ist etwa einen Zentimeter
hoch und breit, sehr klein also,

00:03:20.137 --> 00:03:22.799
und läuft pro Sekunde 
seine zehnfache Körperlänge,

00:03:22.799 --> 00:03:24.615
das sind 10 cm pro Sekunde,

00:03:24.615 --> 00:03:26.648
sehr schnell für ein so winziges Kerlchen.

00:03:26.648 --> 00:03:28.910
Begrenzt ist das nur
durch unseren Testaufbau.

00:03:28.910 --> 00:03:31.807
Doch dies zeigt Ihnen grob,
wie es zurzeit funktioniert.

00:03:32.027 --> 00:03:35.781
Wir drucken Roboter auch in 3D
und lassen sie über Hindernisse laufen,

00:03:35.781 --> 00:03:39.280
wie die Kakerlake zuvor.

NOTE Paragraph

00:03:39.280 --> 00:03:42.166
Im Endeffekt wollen wir alles
auf dem Roboter anbringen:

00:03:42.166 --> 00:03:45.859
Abtastung, Antrieb, Bedienung,
Bewegung, alles zusammen,

00:03:45.859 --> 00:03:48.765
und nicht alles muss zwingend
von der Natur inspiriert sein.

00:03:48.765 --> 00:03:51.900
Dieser Roboter ist in etwa
so groß wie ein Tic Tac,

00:03:51.900 --> 00:03:55.849
und anstelle von Magneten oder
Muskeln zur Fortbewegung

00:03:55.849 --> 00:03:58.274
verwenden wir Raketen.

00:03:58.274 --> 00:04:00.940
Dies ist ein mikrofeines,
dynamisches Material,

00:04:00.940 --> 00:04:03.539
von dem wir Kleinstteile anfertigen

00:04:03.539 --> 00:04:07.326
und diese am Bauch des Roboters 
anbringen können.

00:04:07.326 --> 00:04:12.012
So springt dieser Roboter,
sobald er eine Lichtzunahme wahrnimmt.

NOTE Paragraph

00:04:12.645 --> 00:04:14.618
Das ist einer meiner Lieblingsfilme:

00:04:14.618 --> 00:04:17.658
Sie sehen einen 300 mg leichten Roboter,

00:04:17.658 --> 00:04:20.064
der etwa 8 cm hoch in die Luft hüpft.

00:04:20.064 --> 00:04:22.974
Er misst gerade mal 4 x 4 x 7 Millimeter.

00:04:22.974 --> 00:04:25.130
Am Anfang sehen Sie einen hellen Blitz,

00:04:25.130 --> 00:04:26.622
wenn Energie freigesetzt wird

00:04:26.622 --> 00:04:28.530
und der Roboter durch die Luft wirbelt.

00:04:28.530 --> 00:04:30.139
Hier sah man den hellen Blitz

00:04:30.139 --> 00:04:33.336
und Sie sehen den Roboter hochspringen.

00:04:33.336 --> 00:04:36.368
Das funktioniert ganz ohne 
Leinen oder Drähte,

00:04:36.368 --> 00:04:38.862
alles ist an Bord,
und sein Sprung ist die Reaktion

00:04:38.862 --> 00:04:43.243
auf eine Schreibtischlampe, 
die ein Student einschaltet.

NOTE Paragraph

00:04:43.243 --> 00:04:47.547
Sie können sich all die Dinge vorstellen, 
die wir mit so kleinen Robotern,

00:04:47.547 --> 00:04:51.604
die laufen, kriechen, springen 
und rollen, machen können.

00:04:51.604 --> 00:04:55.394
Denken Sie an die Trümmer nach einer 
Naturkatastrophe wie einem Erdbeben.

00:04:55.394 --> 00:04:57.953
Stellen Sie sich vor, wie
diese kleinen Roboter

00:04:57.953 --> 00:05:00.171
in den Trümmern nach Überlebenden suchen.

00:05:00.171 --> 00:05:03.127
Stellen Sie sich vor,
wie viele dieser kleinen Roboter

00:05:03.127 --> 00:05:05.626
eine Brücke auf deren Sicherheit prüfen,

00:05:05.626 --> 00:05:10.196
um Einstürze wie diesen
vor Minneapolis im Jahr 2007 zu vermeiden.

00:05:11.233 --> 00:05:13.295
Stellen Sie sich vor, was möglich wäre,

00:05:13.295 --> 00:05:15.968
wenn kleine Roboter 
durch Ihren Blutkreislauf schwimmen:

00:05:15.968 --> 00:05:17.851
"Die Fantastische Reise", Isaac Asimov.

00:05:17.851 --> 00:05:22.206
Man könnte operieren, ohne den Patienten 
dafür aufschneiden zu müssen.

00:05:22.206 --> 00:05:24.936
Wir könnten die Art ändern, 
wie wir Dinge bauen,

00:05:24.936 --> 00:05:28.343
wenn winzige Roboter
wie Termiten arbeiten,

00:05:28.343 --> 00:05:31.108
die diese unglaublichen 
8 Meter hohen Hügel bauen,

00:05:31.108 --> 00:05:35.196
gut gelüftete Wohnblöcke 
für andere Termiten

00:05:35.196 --> 00:05:37.287
in Afrika und Australien.

NOTE Paragraph

00:05:37.287 --> 00:05:39.487
Ich denke, ich habe Ihnen gezeigt,

00:05:39.487 --> 00:05:42.154
was wir mit diesen kleinen Robotern 
alles tun können.

00:05:42.154 --> 00:05:45.131
Wir haben bereits einige 
Fortschritte gemacht,

00:05:45.131 --> 00:05:47.139
doch es liegt noch ein weiter Weg vor uns.

NOTE Paragraph

00:05:47.139 --> 00:05:51.187
Ich hoffe, einige von Ihnen 
werden dazu beitragen. Vielen Dank.