Für einen Wettbewerb im Robotik-Design, hat die Chemie-Studentin Eleanor Mackintosh einen Roboterfisch entworfen, der Gewässer von Mikroplastik befreien soll. Ihre Idee bescherte ihr den ersten Preis. Nun ist daraus ein Prototyp entstanden.
Mikroplastik: Das sind kleinste Kunststoffteilchen, die über unser Abwasser in die Meere gelangen. Dort ziehen sie Gifte an und werden von Tieren gefressen. Durch die natürliche Nahrungskette konsumieren auch Menschen wöchentlich im Durchschnitt etwa fünf Gramm Mikroplastik.
Vorhersagen des Weltwirtschaftsforums zeigen wiederum, dass Plastik bis zum Jahr 2050 das Gewicht von Fischen übersteigen könnte. Forschung und Wissenschaft versuchen deshalb in allen Bereichen, der Ausbreitung von Mikroplastik Einhalt zu gebieten.
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So auch die Chemie-Studentin Eleanor Mackintosh aus Großbritannien. Mit ihrer Idee setzt sie dabei dort an, wo die Auswirkungen des Plastik-Problems am schlimmsten sind – nämlich im Wasser.
Neuer Roboterfisch gewinnt Robotics-Wettbewerb
Für einen Wettbewerb entwarf Mackintosh deshalb einen Roboterfisch, der Mikroplastik aus Gewässern sammelt. Mit ihrer Idee gewann sie den ersten Preis des Natural Robotics Contest, der 2022 zum ersten Mal von der University of Surrey ausgeschrieben wurde.
Von der Tier-und Pflanzenwelt inspiriert
Der federführende Wissenschaftler Robert Siddall und sein Team suchten nach bioinspirierten Robotik-Designs, die die Welt verbessern sollen. Das bedeutet: Die Tier-und Pflanzenwelt sollte Inspiration für die Entwürfe der Roboter sein.
Auch fachfremde Personen konnten ihre Ideen einreichen. Um teilzunehmen, waren nur eine Beschreibung des Designs und eine Zeichnung nötig. Eine Jury aus britischen und europäischen Forschungsinstituten wählte dann den besten Entwurf aus. In einem wissenschaftlichen Paper erklärten die Forschenden, warum sie sich für Mackintoshs Design entschieden:
Dieser Entwurf wurde nicht nur wegen der detaillierten Überlegungen gewählt, die in ihn und seine Anwendung einflossen, sondern auch, weil der Zweck des Roboters als Werkzeug zur Säuberung der Meere der am häufigsten vorgeschlagene Anwendungsfall für alle Wettbewerbsbeiträge darstellte.
So filtert Roboterfisch Gillbert Mikroplastik aus dem Wasser
Im Anschluss an den Wettbewerb bauten die Robotik-Experten um Siddall dann einen echten Prototyp des Roboterfischs, den sie liebevoll Gillbert nannte. Dabei bedeutet „Gill“ übersetzt Kieme.
Per CAD-Verfahren erstellten die Ingenieure zunächst ein virtuelles 3D-Modell, das sie dann wiederum per 3D-Drucker ausdruckten.
Gillbert hat eine Länge von etwa 50 Zentimetern. Seinen Antrieb erhält er durch motorisierte Flossen-Module am hinteren Teil seines Körpers. Mit ihnen kann er im Ozean schwimmen. Entsprechende Brustflossen-Module helfen ihm, Neigung und Tiefe zu steuern.
Roboterfisch filtert Mikroplastik per Nylonnetz
Durch sein Maul nimmt er außerdem gleichzeitig Wasser auf. Ist sein Mundraum voll, schließt er ihn und drückt mit einer künstlichen Zunge die Wassermasse durch seine Kiemen. Dort befindet sich ein Nylonnetz, das winzig kleine Plastikpartikel auffängt.
Darüber hinaus ist Gillbert mit Sensoren ausgestattet, die die Trübung und die Lichtverhältnisse unter Wasser überwachen. Außerdem verfügt der Robo-Fisch über eine sogenannte Intertial Measurement Unit, kurz IMU, die seine Bewegungen im Wasser verfolgt. Und außerdem leuchtet er im Dunkeln.
Erste Tests im See
Für erste Tests setzten die Wissenschaftler:innen um Sidall den Roboterfisch in einem See im Englischen Guildford aus. Gillbert schwamm zwar gut, seinen Antrieb wollen die Forschenden jedoch noch verbessern.
Derzeit benötigt der Prototyp außerdem eine fest verdrahtete Fernsteuerung. Künftig soll er aber auch autonom schwimmen können. Darüber hinaus soll die überarbeitete Version des Robo-Fischs noch kleinere Partikel filtern können. Zudem kann Gillbert die Teilchen bisher zwar aufnehmen. Allerdings hat er keine Möglichkeit, sie direkt zu analysieren.
Roboterfisch zunächst nur ein Prototyp
Eleanor Mackintoshs Roboterfisch existiert bisher wie gesagt nur als Prototyp. Ob und wie sich das Projekt in Zukunft weiterentwickeln soll, haben die Wissenschaftler:innen aus England bisher noch nicht bekannt gegeben.
Doch auch wenn Gillbert erst einmal nicht in großem Maßstab umgesetzt wird, macht er doch darauf aufmerksam, dass die Mikroplastik-Verschmutzung dringend einer Lösung bedarf.
Den Natural Robotics Contest führten die Forschenden 2022 zum ersten Mal durch. Den nächsten Wettbewerb wollen die Wissenschaftler:innen im Frühjahr 2023 ausschreiben.
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