Robo-Würfel bauen sich selbst zusammen

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Roboter-Würfel entwickelt, die sich selbstständig zu größeren Strukturen zusammenbauen können. Die wirkliche Besonderheit dabei ist der einfache Aufbau dieser Bausteine – denn die sogenannten „M-Blocks“ haben keine beweglichen Teile. Dass sie dennoch aneinander entlang klettern oder in die Luft springen können, verdanken sie einem Schwungrad und Magneten im Inneren. Das hat einen Preis: Die Roboter können nicht jederzeit einfach stehenbleiben.

Instabil zum Erfolg

Bisherige modulare Roboter-Systeme, die sich selbst in verschiedenen Konfigurationen zusammenbauen können, waren laut MIT-Postdoc Kyle Gilpin „statisch stabil“, wenn sich Teile verschieben. „Man kann die Bewegung jederzeit anhalten, und sie bleiben, wo sie sind“, erklärt er. Von eben diesem Prinzip hat sich das Team um die Robotik-Professorin Daniela Rus nun verabschiedet. Zeitweise fliegen einzelne Würfel praktisch frei durch die Luft. „Wir verlassen uns auf die Magnete, um sie nach der Landung auszurichten. Das ist einzigartig an diesem System“, so Gilpin.

Dafür, dass sich ein M-Block überhaupt bewegt, sorgt ein Schwungrad mit bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute. Wird dieses abgebremst, überträgt es ein Drehmoment auf den Würfel, durch das sich dieser bewegt. Damit ein M-Block dabei sicher ans Ziel kommt, sind entlang seiner Kanten Zylindermagneten angebracht.

Diese können sich so drehen, dass zwei M-Blocks einander immer entgegengesetzte Magnetpole zuwenden und dadurch gut aneinander halten. Zudem sind die Kanten so geformt, dass die magnetische Verbindung gerade im instabilsten Augenblick während einer Kippbewegung besonders stark ist. Magneten an den Seiten wiederum halten ruhende Würfel zusammen.

Nützlich in allen Größen

Prinzipiell hoffen die Forscher, dass sich ihr modulares System dank des einfachen Aufbaus weiter miniaturisieren lässt – im Idealfall bis hin zu Mikro-Roboterschwärmen, die sich annähernd so frei selbst neu zusammensetzen können wie der Flüssigmetall-Androide T-1000 im Film „Terminator 2“. Eben hier verspricht der neue Ansatz einen großen Vorteil. „Bei den meisten modularen Systemen kann sich ein Einzelmodul nicht allein fortbewegen“, erklärt Gilpin. Ein M-Block dagegen kann selbständig zu seinem Schwarm zurückkehren – ein wenig wie abgetrennte Teile zum T-1000.

Auch ein verbessertes System mit Bausteinen der aktuellen Größe hat nach Ansicht des MIT-Teams großes Anwendungspotenzial. Beispielsweise könnte ein Schwarm Würfel in Notfällen beschädigte Brücken vorübergehend reparieren oder sich auf Baustellen in der jeweils erforderlichen Gerüstform aufbauen. Was genau die M-Blocks bereits können, werden die Forscher jedenfalls im Rahmen des IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems http://iros2013.org näher vorstellen.