Dieser Roboter schwitzt beim Sport
Forschern der Universität Tokio ist es gelungen, einen menschenähnlichen Roboter durch Verdunstungskälte zu kühlen: Die Maschine schwitzt. Die Flüssigkeit dafür fließt durch poröse Aluminiumknochen. Wie das funktioniert, demonstrierte die Maschine namens Kengoro durch ausdauernde Liegestütze.
Roboter Kengoro kann Liegestützen – und schwitzt dabei.
Foto: JSK Lab/University of Tokyo
Humanoide Roboter werden immer perfekter im Bestreben, ihre menschlichen Vorbilder zu imitieren und vielleicht sogar irgendwann zu übertreffen: Die Motorik wird flüssiger, die künstliche Intelligenz wird schärfer, selbst die Mimik wird immer lebensechter. Jetzt schicken sich die Maschinen an, eine weitere allzu menschliche Eigenschaft zu adaptieren: das Schwitzen! Zumindest Kengoro, ein 1,70 m großer und 56 kg schwerer Roboter der Universität Tokio, beherrscht diese Fähigkeit.
Verdunstungskälte schützt vor Überhitzung
Dabei handelt es sich allerdings weniger um den Versuch, Roboter noch weiter der Gesellschaft anzugleichen, als vielmehr um eine Möglichkeit, die Komponenten vor Überhitzung zu schützen. Das Prinzip ist einfach: Wird einer der 108 Motoren des japanischen Roboters stark beansprucht, heizt er auf. Diese Wärme lässt Wasser an der Oberfläche verdampfen. Die dadurch entstehende Verdunstungskälte kühlt das betreffende Bauteil: Kengoro schwitzt.
108 Motoren wurde in Roboter Kengoro eingebaut.
Quelle: JSK Lab/University of Tokyo
In der Praxis ist das Ganze dann doch etwas komplizierter. Besteht der Mensch zu gut 70 % aus Wasser, das regelmäßig ausgetauscht wird, sieht das bei Robotern in der Regel anders aus: Hier sind die Bestandteile meistens aus irgendeinem Metall. Und während der Mensch über seine rund zwei Quadratmeter Haut transpiriert, hat Kengoro mehr die Anmutung eines Gerippes – ohne weitere Schichten.
Körper aus porösem Aluminium
Die Lösung, die die Wissenschaftler der Universität Tokio gefunden haben, nutzt genau dieses Knochengerüst. Die Entwickler fertigten Teile von Kengoros Skelett mit Hilfe eines speziellen 3D-Druck-Verfahrens. Beim sogenannten Lasersintern wird jedes Bauteil Schicht für Schicht aus Aluminiumpuder aufgebaut. Die Laserstrahlen ermöglichen dabei auch Formen wie zum Beispiel Hinterschneidungen, die beim üblichen 3D-Druck nicht möglich sind. Auf diese Weise erhielten die Forscher poröse „Knochen“ mit winzigen Hohlräumen, ähnlich wie metallene Schwämme.
Ist der Roboter in Betrieb, befördert eine Pumpe das Wasser durch die inneren Schichten, bis es an einer porösen Stelle angekommen ist. Hier dringt es nach außen und verdunstet bei Erwärmung der entsprechenden Region. Die Flüssigkeit ist entmineralisiert, um unerwünschte Ablagerungen zu verhindern.
Ein Glas Wasser reicht für einen halben Tag
Dabei ist der mechanische Mensch durchaus genügsam – schließlich soll die Flüssigkeit an den Motoren und Gelenken ja nicht heraustropfen, sondern verdampfen. Ein Glas Wasser reicht ihm bei normaler Beanspruchung für einen halben Tag. Arbeitet er mehr, darf es auch ein Schluck zusätzlich sein. So ist es Kengoro sogar möglich, Sport zu treiben, ohne zu überhitzen: Elf Minuten lang demonstrierte er auf Geheiß seiner Entwickler sein Workout und hievte seine 56 kg zu formvollendeten Liegestützen auf und nieder.
Roboter Kengoro wurde mit einem neuartigen Kühlsystem ausgestattet.
Quelle: JSK Lab/University of Tokyo
Das neuartige Kühlsystem, das die japanischen Forscher ihrem metallenen Kollegen verpasst haben, ist allerdings nur eine von vielfältigen Kühlungsmöglichkeiten. Und ja, es gibt effektivere: zum Beispiel das konventionelle Kühlen per Ventilator oder Kühlflüssigkeit, die im internen Kreislauf der Maschine verbleibt. Wenn diese Verfahren jedoch zu schwer, zu sperrig, zu laut oder aus sonstigen Gründen nicht praktikabel sind, ist die Kühlung per Verdunstungskälte eine interessante Alternative. Immerhin funktioniert sie besser als reine Luftkühlung oder ein geschlossener Wasserkreislauf ohne Verdunstung.
Müffeln ist ausgeschlossen
Zudem sind unerwünschte Nebenwirkungen zumindest in einer Hinsicht ausgeschlossen: Da Roboterschweiß nicht nur entmineralisiert, sondern auch frei von Bakterien und sonstigen biologischen Stoffen ist, müffelt da gar nichts…
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