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Ein Roboter, kleiner als ein Sandkorn – und komplett eigenständig

Er ist kaum größer als ein Komma auf dieser Seite, bewegt sich durch Flüssigkeiten, misst Temperaturen und reagiert eigenständig auf seine Umgebung. Und das Beste: Er kostet gerade einmal einen US-Cent. Forschenden der University of Pennsylvania und der University of Michigan ist damit ein Mini-Durchbruch gelungen: Sie haben den bislang kleinsten autonom arbeitenden programmierbaren Roboter der Welt gebaut.

Das Ding misst gerade mal 200 x 300 x 50 Mikrometer, passt also locker auf die Spitze einer Stecknadel. Und doch hat es in sich: Ein Prozessor, Speicher, Sensoren und ein innovativer Antrieb – alles drin.

Der Roboter, der sich Licht in Energie verwandelt

Herzstück des Mini-Roboters ist ein extrem sparsamer Mikrochip, der ursprünglich als kleinster Computer der Welt entwickelt wurde. Der Strom dafür kommt aus winzigen Solarzellen, die gerade einmal 75 Nanowatt liefern – ein Fliegenschiss im Vergleich zum Energiebedarf normaler Technik.

Damit das trotzdem funktioniert, musste das Team um Forscher David Blaauw und Marc Miskin ordentlich tüfteln. Sie machten die Elektronik noch effizienter und schrumpften den Software-Code auf ein Minimum zusammen. Das Ergebnis: Der Roboter kann sich selbstständig bewegen, messen und sogar Daten speichern, obwohl fast der gesamte Platz von den Solarzellen belegt ist.

Fortbewegung ohne Beine – dafür mit elektrischem Schub

Für den Antrieb wählten die Wissenschaftler keine Minibeinchen oder Rotoren, sondern eine elegantere Lösung: einen Ionenantrieb ohne mechanische Teile. Er erzeugt ein elektrisches Feld, das geladene Teilchen (Ionen) in der umgebenden Flüssigkeit bewegt – ähnlich wie ein sanfter Schub unter Wasser. So kann der Mini-Roboter gleiten, stoppen, drehen und sogar Muster schwimmen, je nachdem, wie das Feld gesteuert wird.

Und das alles ohne Fernsteuerung. Kein Magnet, kein Funk, kein externer Befehl – der kleine Roboter entscheidet selbst, was zu tun ist.

Temperaturmessung mit Tanzcode

Besonders clever: Der Roboter hat einen Temperatursensor eingebaut, der auf ein Drittel Grad genau messen kann. Und wie überträgt so ein Winzling seine Daten? Indem er tanzt. Ja, richtig gelesen. Seine Bewegungen kodieren die Temperatur, ähnlich wie es Honigbienen mit ihren berühmten Schwänzeltänzen tun. Unter dem Mikroskop können die Forschenden diese Bewegungen beobachten und entschlüsseln.

So wird es zum Beispiel möglich, die Temperatur einzelner Zellen zu überwachen – ein potenzieller Einsatz etwa in der Medizin oder Zellforschung.

Ein Cent für ein Roboter-Hirn: Was als Nächstes kommt

Die Herstellungskosten sind sensationell niedrig: Der Prototyp lässt sich für etwa einen US-Cent produzieren. Und das ist erst der Anfang, sagen die Entwickler. Künftige Versionen sollen mehr Sensoren, komplexere Reaktionen und höhere Beweglichkeit bieten – und das in Schwärmen, also vielen kleinen Einheiten, die gemeinsam Aufgaben erledigen können.

Marc Miskin bringt es auf den Punkt:

„Wir haben gezeigt, dass man ein Gehirn, einen Sensor und einen Antrieb in etwas fast Unsichtbares packen kann – und es über Monate am Leben halten kann.“

Zahlreiche Anwendungen – doch wofür genau?

Die Technik ist beeindruckend, keine Frage. Aber wenn ein funktionsfähiger Roboter bald weniger kostet als ein Lolli, dann drängt sich eine Frage auf: Wer kontrolliert, wer diese Mini-Maschinen einsetzt – und wofür? Die Möglichkeit, einzelne Zellen zu vermessen, ist ein Fortschritt. Doch in den falschen Händen wird aus dem Wunderding schnell ein Spion, der nicht größer ist als ein Krümel. Miniaturisierung heißt nicht, dass wir beim Rechtsschutz auch alles kleiner denken dürfen.

Quelle: heise.de