Neue 3D-Nanofabrikationstechniken machen Mikroroboter möglich.
2025-11-15 14:59
Quelle:Fachbereich Maschinenbau, Carnegie Mellon University
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In den 1980er-Jahren wurden mikroelektromechanische Systeme (MEMS) entwickelt, und Informatiker stellten sich vor, mit ihnen Mikroroboter zu bauen. Der Mikro-Delta-Roboter mit einer Höhe von 1,4 mm bzw. 0,7 mm ist der kleinste und schnellste Delta-Roboter, der je demonstriert wurde. Er bestätigt damit eine Vorhersage von Wissenschaftlern aus dem Jahr 1990. Durch die Miniaturisierung konnte der Mikro-Delta-Roboter seine Genauigkeit deutlich verbessern (unter 1 Mikrometer), seine Geschwindigkeit dank Frequenzen von über 1 kHz steigern und genügend Energie bereitstellen, um ein Salzkorn zu schleudern, dessen Masse 7,4 % der Gesamtmasse des Roboters ausmacht.

MAN SE konnte dank 3D-Design- und Drucktechnologien innerhalb kürzester Zeit acht Iterationen des Mikro-Delta-Roboterdesigns realisieren. „Ich schätze es sehr, wie schnell Steven und Sukjun acht Iterationen abgeschlossen haben und wie viel einfacher es für Studierende sein wird, diese Arbeit fortzusetzen und weitere Verbesserungen zu erzielen“, sagte Bergbret. Mithilfe des Entwicklungsmodells können Studierende Bandbreite, Genauigkeit und Arbeitsbereich durch die Änderung von Designparametern, die Erstellung großer Arrays und das Hinzufügen von Sensoren mit geschlossenem Regelkreis weiter optimieren.

Die Professoren Zeynep Temel und Oliver Kroemer vom Robotics Institute haben bereits komplexe Manipulationen mit großen Arrays von Delta-Robotern realisiert. Aufgrund ihrer geringen Größe bieten die Mikro-Delta-Roboter, wenn sie dicht in Arrays angeordnet sind, vielversprechende Möglichkeiten für neue Funktionen im kleinen Maßstab, wie beispielsweise umfassendes haptisches Feedback und die Durchführung von Mikromanipulationsaufgaben, die bisher schwierig waren. Bergbret erklärte: „Der Wegfall der Montagephase ist entscheidend für eine schnelle Fertigung und Designiteration. Anwendungen im großen Maßstab können handelsübliche Motoren und Mechaniken für die Montage nutzen, aber die Herstellung und Verbindung winziger Komponenten ist für Anwendungen im kleinen Maßstab schwierig, wodurch neue Fertigungsverfahren einen erheblichen Vorteil bieten.“ Weitere Informationen: Steven Man et al., „microDelta: Miniaturisierung von Robotermechanismen für ultraschnelle, hochpräzise Bewegungen“, *Science Robotics* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Science Robotics*

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