Eine internationale Forschergemeinschaft unter der Leitung der Penn State University hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von Mikrorobotern erzielt, die sich durch Schallwellen zu koordinierten Schwärmen organisieren und intelligentes Verhalten zeigen. Diese selbstorganisierenden Einheiten können sich durch komplexe Umgebungen bewegen und sich selbst reparieren, was neue Möglichkeiten für anspruchsvolle Aufgaben eröffnet, von der Erkundung gefährlicher Zonen bis hin zu internen medizinischen Behandlungen. Die Forschung, die am 12. August 2025 in Physical Review X veröffentlicht wurde, orientiert sich an natürlichen Systemen, in denen Tiere wie Fledermäuse und Insekten akustische Signale zur Kommunikation und Orientierung nutzen. Igor Aronson, Leiter des Teams, vergleicht das Verhalten der Schwärme mit dem von Bienen oder Mücken, deren Bewegungen und die daraus resultierenden Geräusche sie zusammenhalten und als eine Einheit agieren lassen.
Diese Mikro-Roboter sind mit akustischen Sendern und Empfängern ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, auf das Schallfeld zu reagieren, indem sie ihre Emissionsfrequenz anpassen und sich zum stärksten Signal hinbewegen. Dieser Mechanismus fördert die Bildung selbstorganisierter Strukturen mit vielfältigen Formen, darunter schlangenartige Gebilde, lokale Aggregate und rotierende Ringe. Diese kollektiven Schwärme zeigen emergente Funktionalitäten wie Phänotyp-Robustheit, kollektive Entscheidungsfindung und Umwelterfassung. Die potenziellen Anwendungen dieser akustischen Mikro-Roboter-Schwärme sind weitreichend. Im Bereich der Umweltwissenschaften könnten sie zur Sanierung kontaminierter Gebiete eingesetzt werden. Medizinisch könnten sie minimalinvasive Eingriffe im menschlichen Körper durchführen. Ihre Fähigkeit zur Selbstorganisation und Anpassung an komplexe Aufgaben stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Schwarmrobotik dar. Frühere Arbeiten, wie die Demonstration akustischer virtueller Wände zur Steuerung von Mikro-Schwärmen im Jahr 2022 und die Einführung von AcoustoBots für akustophoretische Wechselwirkungen im Jahr 2025, unterstreichen das wachsende Potenzial der akustischen Steuerung in robotischen Systemen. Die Forscher sind zuversichtlich, dass diese Technologie die Lösung für einige der dringendsten Probleme der Welt bieten kann, von der Bekämpfung der Umweltverschmutzung bis hin zur Verbesserung der medizinischen Versorgung.