Ein von einer Qualle inspirierter Unterwasserroboter könnte den Müll in den Ozeanen reinigen

TL;DR-Zusammenfassung

• Jellyfish-Bot kann Müll einfangen und zerbrechliche Proben mit minimaler Auswirkung auf die umgebende Umgebung sammeln.

• Elektrohydraulische Aktuatoren treiben die Bewegung des Roboters an und schaffen ein leises und kontaktloses Werkzeug zur Müllsammlung.

• Zukünftige Verbesserungen zielen darauf ab, Jellyfish-Bot drahtlos zu machen und seine Navigations- und Betriebsfähigkeiten zu verbessern.

Während die Ozeane der Welt weiterhin unter den Auswirkungen der Verschmutzung leiden, könnte ein Team von Robotikern vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) in Stuttgart eine Lösung gefunden haben. Inspiriert von Quallen haben sie einen neuen Unterwasserroboter entwickelt, der dabei helfen könnte, Müll vom Meeresboden zu entfernen.

Der Jellyfish-Bot ist darauf ausgelegt, fast geräuschlos zu operieren, mit künstlichen Muskeln, die es ihm ermöglichen, sich so zu bewegen, dass er einen Luftwirbel unter seinem Körper erzeugt, wodurch er Müll ohne physischen Kontakt sammeln kann. Mit dem Potenzial, sicher mit empfindlichen Umgebungen wie Korallenriffen zu interagieren, könnte dieser innovative Robotern ein wertvolles Werkzeug für die Umweltremediation sein.

Vorstellung des Jellyfish-Bot: Ein Unterwasserroboter inspiriert von der Natur

Mit mehr als 70 % der Erdoberfläche, die von Ozeanen bedeckt ist, die leider stark verschmutzt sind, ist der Einsatz von Unterwasserrobotern zur Bewältigung der Reinigung zu einer Strategie geworden, um den Bergen von Abfall in diesen sehr empfindlichen Ökosystemen entgegenzuwirken.

Bestehende Prototypen verwenden jedoch typischerweise sperrige, laute Aktuatoren und begrenzte Konfigurationen. Der neue Roboter, Jellyfish-Bot genannt, könnte zu einem wichtigen Werkzeug für die Umweltremediation werden. Der nahezu geräuschlose Prototyp kann Objekte unter seinem Körper einfangen, ohne physischen Kontakt, wodurch sichere Interaktionen in empfindlichen Umgebungen wie Korallenriffen ermöglicht werden.

Der Jellyfish-Bot-Roboter besteht aus einer Reihe von sechs elektrohydraulischen Aktuatoren, die als künstliche Muskeln dienen, um den Roboter anzutreiben. HASELs sind künstliche Muskeln, die Elektrizität nutzen, um Bewegung zu erzeugen. Sie bestehen aus Plastiktaschen, die mit flüssigem Dielektrikum gefüllt und teilweise mit Elektroden bedeckt sind. Wenn eine hohe Spannung an eine Elektrode angelegt wird, wird sie positiv geladen, wodurch das umgebende Wasser negativ geladen wird. Dies erzeugt negativ geladenes Wasser, das das Öl in den Taschen hin und her bewegt, wodurch die Aktuatoren klappen.

Der Unterwasserroboter schwimmt anmutig und erzeugt Wirbel unter seinem Körper durch periodische elektrische Ströme, die durch die Drähte fließen, wodurch er das Wasser um ihn herum zirkulieren lassen kann. Tianlu Wang, Postdoc in der Abteilung für Physikalische Intelligenz am MPI-IS und Erstautor der Veröffentlichung, erklärt, dass der Roboter in der Lage ist, Nährstoffe zu sammeln, indem er Wasser um sich herum zirkulieren lässt, wenn eine Qualle nach oben schwimmt, und Objekte auf ihrem Weg einfangen kann.

Diese Funktion sammelt effizient Abfallpartikel und empfindliche biologische Proben wie Fischlaich, ohne die Umwelt oder das aquatische Leben zu schädigen. Der gesammelte Müll wird mit minimaler Lärmbelästigung an die Oberfläche transportiert, um recycelt zu werden.

Wang sagte, dass der Roboter in der Lage ist, empfindliche biologische Proben wie Fischlaich vom Meeresboden zu sammeln und an die Oberfläche zu bringen. Die Autoren der Studie weisen darauf hin, dass ein großer Prozentsatz des Meeresmülls am Meeresboden endet, wobei Kunststoffe der Hauptverursacher sind. Sie glauben, dass es entscheidend ist, einen Roboter zu entwickeln, der Müll aufheben und an die Oberfläche transportieren kann, und hoffen, dass solche Roboter dabei helfen werden, die Ozeane zu reinigen.

Das Design des Jellyfish-Bot-Roboters ist nahezu geräuschlos und bietet ein weniger invasives Werkzeug zur Müllsammlung als andere derzeit verfügbare robotische Lösungen. Elektrische Ströme fließen durch die Aktuatoren und treiben die Bewegung des Roboters an, indem sie seine „Muskeln“ ausdehnen und zusammenziehen.

Jellyfish-Bot ist jetzt mit Armen ausgestattet, die Objekte greifen und halten können. Joo erklärte, dass sie das Greifen von Objekten erreicht haben, indem sie vier der Arme als Propeller und die anderen beiden als Greifer fungieren ließen oder nur eine Teilmenge der Arme antrieben, um den Roboter in verschiedene Richtungen zu steuern. Sie erforschten auch, wie man ein Kollektiv mehrerer Roboter betreibt.

Zum Beispiel haben wir zwei Roboter genommen und sie eine Maske aufheben lassen, was für einen einzelnen Roboter allein sehr schwierig ist. Zwei Roboter können auch beim Tragen schwerer Lasten zusammenarbeiten. Allerdings benötigt unser Jellyfish-Bot an diesem Punkt noch ein Kabel. Dies ist ein Nachteil, wenn wir ihn eines Tages wirklich im Ozean einsetzen wollen.

Als Nächstes hofft das Team, den Jellyfish-Bot weiterzuentwickeln, indem er vollständig autonom wird, sodass er ohne Kabel betrieben werden kann. Sie planen auch, ihre Größe und Haltbarkeit zu erhöhen, um Meeresströmungen besser standzuhalten. Darüber hinaus hofft das Team, potenzielle Anwendungen für den Roboter über die Müllsammlung hinaus zu erkunden, wie zum Beispiel die Überwachung und das Studium des Meereslebens.

Die Entwicklung des Jellyfish-Bot stellt einen wichtigen Schritt vorwärts in der Nutzung von Robotik für die Umweltremediation dar. Indem er ein weniger invasives und nahezu geräuschloses Werkzeug zur Müllsammlung bietet, könnte der Roboter eine entscheidende Rolle bei der Reinigung unserer Ozeane und dem Erhalt empfindlicher Ökosysteme spielen.