Roboter testet Wasserqualität angetrieben von Radiowellenenergie
Ein Mini-Roboter schwimmt und testet die Wasserqualität in Wasserleitungen. Die Energie für den Antrieb stammt von Radiowellen.
(Bild: Dengfeng Li u. a.)
Ein chinesisches Wissenschaftsteam verschiedener Universitäten bestehend aus Bioingenieuren und Robotikern hat einen kleinen weichen Roboter entwickelt, der durch Wasserleitungen schwimmen und dabei die Wasserqualität ermitteln kann. Der Roboter kommt ohne eine mitgeführte Energiequelle aus. Die Forscher treiben ihn mit Energie aus Funkwellen an und steuern ihn auch darüber.
Die Wasserqualität direkt in den Leitungen feststellen zu können, ist für örtliche Wasserversorger wichtig, um in Gefahrensituationen schnell reagieren zu können. Die chinesischen Forscher haben dazu einen Roboter mit der etwas sperrigen Bezeichnung Soft Electromagetic Swimmer (SES) gebaut, der in die Wasserleitung eingebracht werden und sich dort im Wasser frei bewegen kann. Das Konzept des Roboters beschreiben die Wissenschaftler in dem wissenschaftlichen Paper "Battery-free, wireless, and electricity-driven soft swimmer for water quality and virus monitoring", der in Science Advances veröffentlicht ist.
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Der Roboter besteht im Wesentlichen aus einem Kunststoffrumpf in Pfeilform, an dem zwei Antriebe angebracht sind, die aus einer Spulenantenne und einem eingebetteten Magneten bestehen und damit je einen beweglichen Schwanz für den Vortrieb ansteuern. So kann die Richtung des Roboters auch verändert werden. Bei einer Flossenlänge von 8 mm und einer Schlagfrequenz von 15 Hz erzielten die Wissenschaftler den besten Vortrieb. Die nötige Energie für die beiden Antriebe liefern Radiowellen. Das Video zeigt zur Demonstration lediglich eine SES-Version mit einem einzelnen Antrieb.
Datenübertragung per Funk
Mit an Bord des SES sind drei unterschiedliche Sensoren: einer misst den Chloridgehalt des Wassers, ein weiterer Ammoniak, der Dritte prüft das Vorhandensein von SARS-CoV-2-Viren. Ein Prozessor im Roboter wertet die Sensorsignale aus und sendet sie an ein in der Nähe befindliches Smartphone. Mit einer Software können die Daten grafisch dargestellt und ausgewertet werden.
Die ersten Tests des Roboters im Labor verliefen vielversprechend. Der Roboter konnte sich durch wassergefüllte Rohre fortbewegen und auch gesteuert werden. Bislang funktioniert dies jedoch nur auf sehr kurze Distanz, wie die Wissenschaftler einräumen. So ist es notwendig, die Funkwellenquelle bis auf 4 cm an die Antriebe heranzubringen. Das Smartphone darf maximal 10 cm entfernt sein, um noch Signale empfangen zu können.
Die chinesischen Forscher wollen den SES nun weiterentwickeln, um die Energieübertragung durch Funkwellen auszuweiten. Der Roboter soll dadurch eine praktikable Operationsreichweite erhalten, um ihn auch in größerer Entfernung einsetzen zu können.
(olb)