Ithaca/Wien – Tintenfische faszinieren Materialwissenschafter aufgrund ihrer elastischen Haut und der Fähigkeit, die Hautfarbe an ihre Umgebung anzupassen. In den letzten Jahren interessierten sich auch zunehmend Roboterforscher für diese Eigenschaften. "Soft Robotics" nennt sich das Feld, in dem es darum geht, Roboter aus flexiblen und weichen Materialien herzustellen. Einer der ersten weichen Roboter wurde von Robert Shepherd entworfen und konnte sich ähnlich wie ein Seestern fortbewegen.

Mittlerweile ist Shepherd ein paar Schritte weiter: Er hat sich mit Kollegen von der Cornell University im US-Bundesstaat New York und dem italienischen Technologieinstitut in Pontedera mit dehnbarer Elektronik befasst und eine flexible, leuchtende "Haut" entwickelt. Der hyperelastische Leuchtkondensator (HLEC) besteht aus zwei ionischen Hydrogel-Elektroden in einer Matrix aus Silikon. Davon werden mehrere Schichten angelegt, zwischen denen sich auch eine Lage Elastomer befindet.

Wurmartige Fortbewegung

Der Leuchtkondensator ist besonders strapazierfähig, wie die Forscher im Fachblatt "Science" berichten: Er kann mehr als doppelt so starken Zug aushalten wie bisherige flexible Displays und lässt sich auf die sechsfache Größe ziehen. Währenddessen strahlen seine Zellen weiterhin per Elektrolumineszenz Licht aus. Wenn die Beleuchtung farbig sein soll, enthält die Matrix Zinksulfid. Zusätzliche Metallkomponenten emittieren Licht verschiedener Wellenlängen – Kupfer etwa sorgt für blaues Licht, Magnesium für gelbes Licht.

Die Forschungsgruppe baute die Kondensatoren dann in einen weichen Roboter ein. Dieser kann durch das abwechselnde Aufpumpen und Zusammensacken von drei Luftkammern wurmartig über den Boden kriechen. Durch die Elastizität der HLEC-Displays, die die Kammern umgeben, leuchten diese auch, wenn sie zur Fortbewegung verformt werden. Außerdem sorgen Sensoren dafür, dass der Roboter Druck wahrnehmen kann.

Farbanpassung an Stimmung

Wofür kann man nun flexible Roboter gebrauchen, die leuchten und ihre Farbe ändern können? "Wenn Roboter immer mehr Teil unseres Lebens werden, wird es wichtig sein, dass sie eine emotionale Verbindung zu uns herstellen können", sagt Shepherd. "Deshalb glauben wir, dass Roboter für die Interaktion mit uns ihre Farbe an unsere Stimmung oder den Farbton eines Zimmers anpassen können sollten." Bisherige weiche Roboter sind nicht in der Lage, dynamisch Information auf ihrem Körper darzustellen, und nur wenige können wie der HLEC-Roboter externe oder interne Stimuli wahrnehmen und darauf reagieren.

Die Technologie könnte auch abhängig von der Anwendung weiterentwickelt werden, etwa in Richtung einer besseren Bildauflösung, schreiben die Autoren. Denkbar könnten Gesundheitsroboter sein, die sich nicht nur an die Stimmung des Patienten anpassen, sondern auch Werte wie Temperatur und Puls anzeigen. Doch auch das Militär dürfte bereits ein Auge auf die Technologie geworfen haben: Das Projekt wurde unter anderem vom Research Office der US-Armee finanziell unterstützt. (sic, 4.3.2016)