Roboter-Rochen glänzt mit Gold-Skelett und Rattenherz-Zellen

Aus Gold, Kunststoff und lebenden Zellen haben Wissenschaftler einen kleinen Roboter-Rochen gebaut. Er bewegt sich wie sein natürliches Vorbild mit wellenförmigen Flossenbewegungen fort. Gesteuert wird das künstliche Tier mit Lichtsignalen.

Roboter-Rochen glänzt mit Gold-Skelett und Rattenherz-Zellen
Sung-Jin Park; Karaghen Hudson Roboter-Rochen glänzt mit Gold-Skelett und Rattenherz-Zellen

Es lässt sich sogar zielgenau durch einen kleinen Parcours steuern, berichten Wissenschaftler um Sung-Jin Park von der Harvard University in Cambridge (US-Staat Massachusetts) im Fachmagazin «Science».

Der künstliche Rochen besitzt ein Skelett aus Gold, das in einer Körperhülle aus elastischem Kunststoff steckt. Die Oberseite des Roboter-Rochens ist mit einer Schicht aus etwa 200 000 Herzmuskelzellen von Ratten besetzt. Diese sind genetisch so verändert, dass sie sich auf Lichtsignale hin zusammenziehen. Durch die Kontraktion bewegen sich die Rochenflossen in der typischen Wellenform nach unten. Die anschließende Aufwärtsbewegung erfolgt passiv, weil das Innenskelett einen Teil der Energie der Abwärtsbewegung speichert, die dann wieder frei wird und die Flosse aufwärts bewegt.

Insgesamt ist der Roboter-Rochen etwa 16 Millimeter lang - er passt also locker auf eine Ein-Euro-Münze. Er wiegt gut zehn Milligramm. Schwimmen kann der Rochen nur in einer Nährstofflösung, die die Herzmuskelzellen am Leben erhält. Das klappt indes ziemlich gut, zeigen Videos der Schwimmversuche. Die Forscher können mit unterschiedlichen Lichtsignalen die linke und rechte Flosse getrennt aktivieren und den Roboter so lenken. Er kann Hindernisse elegant umschwimmen und erreicht dabei eine Geschwindigkeit von 1,5 Millimetern pro Sekunde.

Der Mini-Rochen demonstriert die Ziele der Soft-Robotik, einer noch recht jungen Teildisziplin innerhalb der Robotik. Dabei versuchen Wissenschaftler, harte und weiche Bestandteile miteinander zu kombinieren - oft nach biologischen Vorbildern. Kürzlich erst stellten Wissenschaftler einen Hüpf-Roboter vor, der nach ähnlichem Prinzip gebaut ist. Er kann sich selbstständig bewegen, in die Höhe und zur Seite springen und dabei auch unsanfte Landungen überstehen, berichteten US-Forscher ebenfalls im Fachjournal «Science».