Eine neue Generation von autonomen Mikrorobotern kann in wässrigen Umgebungen kommunizieren, agieren und zusammenarbeiten. Diese sogenannten Smartlets sind nur einen Millimeter groß und damit deutlich kompakter als vergleichbare Mikroroboter. Fotovoltaikzellen versorgen die würfelförmigen Roboter mit Strom, winzige Mikrochips steuern sie, und blasenerzeugende Motoren sorgen für Auftrieb. Untereinander kommunizieren die Roboter über Lichtsignale. Dafür enthalten sie eingebettete Mikro-LEDs und Fotodioden.

»Zum ersten Mal demonstrieren wir eine in sich geschlossene Mikrorobotereinheit, die nicht nur auf Reize reagiert und sich fortbewegt, sondern auch mit anderen Mikrorobotern auf programmierbare und autonome Weise interagiert«, erklärt Nanoelektronik-Forscher Oliver Schmidt von der Technischen Universität Chemnitz die Besonderheit der Entwicklung, die sein Team in »Science Robotics« vorstellt. Die Kommunikation über optische Signale ist Schmidt zufolge dabei die wichtigste Innovation. Wenn ein Smartlet ein Lichtsignal empfängt, kann es die Informationen mit seinem integrierten Prozessor decodieren. Daraufhin ist eine koordinierte Bewegung möglich.

Für die Herstellung nutzt das Forschungsteam einen von Origami inspirierten Ansatz mit multifunktionalen, mehrschichtig strukturierten Materialien. Ausgangspunkt sind dabei elektronische Systeme auf einer Wafer-Oberfläche. Anschließend falten sich die flachen Strukturen selbstständig zu winzigen dreidimensionalen Würfeln zusammen.

Die kleinen Roboter sind kabellos, biokompatibel und können auf Umwelteinflüsse reagieren. Damit eignen sie sich laut den Forschenden, um künftig beispielsweise die Qualität von Gewässern zu überwachen oder um minimalinvasiv medizinische Diagnosen vorzunehmen. Später, wenn die Smartlets möglicherweise auch einmal chemische oder akustische Reize wahrnehmen und verarbeiten können, könnten sie sich schrittweise hin zu kollektiven robotischen Organsimen entwickeln, in denen jedes Smartlet eine spezialisierte Funktion übernimmt – Wahrnehmen, Kommunizieren oder Bewegen, ähnlich wie bei kolonialen Organismen in der Natur. Solche Roboterschwärme könnten sich dann in größeren Verbünden selbst organisieren und selbstständig handeln.