Maak kennis met de vibrobot: een piepklein robotje dat zich batterijloos voortbeweegt. Vibrobots verplaatsen zich via trillingen van ultrasoon geluid of zelfs van gewone speakers. Amerikaanse onderzoekers maakten de robotjes met een bijzondere 3D-printtechniek.

De vibrobots wegen maar vijf milligram en zijn 2 bij 1,8 bij 0,8 millimeter groot. Daarmee zijn ze ongeveer even klein als de kleinste mieren ter wereld. Op topsnelheid leggen de robotjes vier keer hun eigen lichaamslengte per seconde af. Ter vergelijking: voor een mens is dat ongeveer 24 kilometer per uur – daarvoor moet je aardig doorfietsen.

‘Ik wil uiteindelijk een mooie ribeye-steak maken’
LEES OOK

‘Ik wil uiteindelijk een mooie ribeye-steak maken’

Tien jaar geleden presenteerde Mark Post de eerste in het lab gemaakte hamburger. Wanneer kunnen wij daar onze tanden in zetten?

Trillen en springen

De robotjes hebben vier of zes pootjes waarmee ze zich voortbewegen. Trillingen van buitenaf, bijvoorbeeld veroorzaakt door een trillende ondergrond of door geluid, brengen de pootjes in beweging.

De veerkrachtige pootjes buigen door de trillingen op en neer. Door de pootjes in een hoek te plaatsen, wordt die op-en-neer-beweging omgezet in een sprongetje vooruit. Zo schieten de robotjes bij elke trilling een klein stukje naar voren. Om ze niet te willekeurig rond te laten bewegen, zochten de onderzoekers de ideale hoek om de pootjes eronder te plaatsen. Dit deden ze door honderden verschillende modellen uit te proberen tot ze de ideale pootstand vonden.

Vibrobotje naast Amerikaanse penny. Bron: Allison Carter, Georgia Tech

De vibrobotjes bewegen alleen als ze resoneren met de externe trilling. Ze kunnen dus niet op elke trilling vooruit springen. De trillingsfrequentie waarmee het robotje resoneert verandert als de vorm, pootlengte of grootte aangepast wordt. Door het ontwerp te veranderen kun je dus robotjes maken die op verschillende soorten trillingen reageren. Zo kun je in een groep met meerdere vibrobotjes individuele exemplaren aansturen door de juiste trilling te veroorzaken.

De robotjes bewegen sneller als de trilling sterker is. In het geval van geluidstrillingen betekent dat een hardere toon.

3D-printen

Op de robotjes zitten kleine piëzoelektrische actuatoren. Die trillen als je er stroom doorheen laat lopen. Maar ze doen ook het omgekeerde. Als je ze laat trillen, gaat er een stroompje lopen. Hiermee kun je een kleine sensor van stroom voorzien. Zo kunnen de vibrobotjes, met een sensortje op hun rug, metingen doen zonder dat ze een batterij nodig hebben. Je hebt alleen trilling van buitenaf nodig, bijvoorbeeld een speaker.

De vibrobotjes worden gemaakt met een bijzondere 3D-printtechniek. Een uv-laser tekent de gewenste vorm in een harsachtig materiaal. De laserstraal zorgt ervoor dat kleine moleculen (monomeren) aan elkaar vast plakken tot grotere, stevigere moleculen (polymeren). Vervolgens wordt de rest van het materiaal weggespoeld en blijft alleen de uitgetekende structuur over.

Deze techniek is behoorlijk tijdsintensief. ‘We kijken naar manieren om het op te schalen en honderden of duizenden micro-bots tegelijk te maken’, zegt Azadeh Ansari van de Georgia Institute of Technology.

Zo kun je een zwerm maken van deze robotjes. Zo’n zwerm kan misschien veranderingen in het milieu waarnemen, materialen verplaatsen of zelfs verwondingen in het menselijk lichaam repareren.