BeetleBot: Roboterkäfer mit Kunstmuskeln folgt dem Finger und meldet zurück, was er sieht und greift

Ein käfergroßer Roboter läuft durch einen kleinen Parcours, umgeht ein Hindernis, greift eine Kugel und trägt sie weg. Gesteuert wird er nicht per Joystick, sondern mit Bewegungen eines Fingers. „BeetleBot“ heißt der Prototyp, den Forschende des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), des California Institute of Technology (Caltech) und der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur am 19. August 2026 in der Fachzeitschrift Science Advances vorgestellt haben. KAIST hat die Arbeit am 13. Oktober in einer Pressemitteilung bekannt gemacht. 

Erstautor ist Inho Kim, der laut KAIST als Postdoktorand am Caltech an der Studie arbeitete und heute Assistenzprofessor für Chemie an der Sungkyunkwan University ist. Die Studie leiten Sang Ouk Kim vom Fachbereich Materialwissenschaft und Werkstofftechnik des KAIST und Wei Gao vom Caltech. Zu den zwölf Autoren gehört auch Hirotaka Sato von der NTU. Gefördert wurde die Arbeit unter anderem über einen Forschungspreis von Meta und Caltech. 

Muskeln, die sich beim Erhitzen zusammenziehen

Die künstlichen Muskeln bestehen aus einem Flüssigkristall-Elastomer (LCE), einem Kunststoff, der sich beim Erhitzen in eine Richtung zusammenzieht. Das Team druckt ihn so, dass sich die Moleküle entlang der Druckbahn ausrichten. Zwischen zwei LCE-Schichten liegt ein per Laser schlangenförmig geschnittener Heizleiter aus Kupfer. Ab einem Strom von 0,45 Ampere erreicht der Muskel rund 110 Grad Celsius und zieht sich voll zusammen. Bei 3 Volt verkürzte sich ein einzelner Muskel um etwa 45 Prozent und kehrte nach dem Abschalten in seine Ausgangslänge zurück. Die höchste gemessene mechanische Spannung lag bei 0,18 Megapascal, nach Angabe der Autoren im Bereich von Skelettmuskeln bei Säugetieren. 

Wo die Muskeln sitzen, hat sich das Team an lebenden Käfern der Art Mecynorrhina torquata abgeschaut. Die Forschenden setzten Elektroden in einen Beinmuskel, reizten ihn elektrisch und maßen, wie weit sich das Bein bewegte. Den Einsatz der Tiere hat laut Studie die Agrar-, Lebensmittel- und Veterinärbehörde Singapurs (AVA) genehmigt. Beim Roboter heben vordere Muskelgruppen den Körper an, hintere schieben ihn nach vorn. Arbeiten beide hinteren Gruppen gleichzeitig, läuft er geradeaus, arbeitet nur eine, dreht er sich. 

Fingerpflaster hin, Kamerabild zurück

Vorn sitzt ein Greifer nach dem Vorbild der Käferkiefer, den ebenfalls ein LCE-Muskel schließt. Ein kapazitiver Drucksensor darin meldet den Kontakt mit einem Objekt. Er reagierte innerhalb von 127 Millisekunden und unterschied Kugeln und Würfel verschiedener Größe am Verlauf des Signals. 

Gesteuert wird über ein dehnbares Pflaster mit Kohlenstoff-Nanoröhren, dessen elektrischer Widerstand sich ändert, wenn sich der Finger beugt. Die Signale werden vier Befehlen zugeordnet: vorwärts, links, rechts und greifen. Per Bluetooth Low Energy gehen sie an den Roboter. In die Gegenrichtung schickt der Käfer das Bild einer kleinen Bordkamera und die Werte des Drucksensors. Das Kamerabild verfolgt der Nutzer auf einem Mobilgerät und gibt danach den nächsten Befehl. Diese Rückmeldung in beide Richtungen nennt Inho Kim in der KAIST-Mitteilung das zentrale Merkmal der Arbeit. Eine fühlbare Rückmeldung am Finger beschreibt die Studie nicht, das Pflaster misst nur die Beugung. 

Im Versuch lenkte ein Nutzer den Käfer in acht Bewegungsabschnitten um ein Hindernis zu einer Kugel. Der Roboter griff zu, der Drucksensor meldete den Kontakt, dann trug er das Objekt weiter. 

Grenzen des Prototyps

Kabellos ist der Aufbau nur zum Teil. Laut Methodenteil der Studie hing der Roboter während der Versuche dauerhaft an einem Labornetzgerät. Auch das Fingerpflaster ist per Kabel mit einer Messschaltung auf einem Arduino Uno verbunden. Welcher Befehl gemeint ist, entscheidet ein PC über einfache Schwellenwerte; erst von dort geht der Befehl per Funk an den Roboter. Die Muskeln arbeiten mit Wärme, an der Oberfläche wurden mehr als 100 Grad gemessen. Der Laufzyklus muss so langsam bleiben, dass sich die Muskeln zwischen zwei Zyklen vollständig zurückstellen. Eine Laufgeschwindigkeit nennt die Studie im Text nicht, mit zusätzlicher Last wurde der Käfer langsamer. Getestet wurde nur im Labor. 

KAIST nennt als nächste Schritte schnellere und sparsamere Muskeln, eine bessere Stromversorgung und Tests in echten Arbeitsumgebungen. Die Autoren schlagen Materialien vor, die bei niedrigeren Temperaturen schalten. 

Wofür die Forschenden den Käfer sehen

Als Einsatzfeld nennt KAIST ferngesteuerte Aufgaben, etwa das Prüfen enger, für Menschen schwer zugänglicher Räume und das Bergen kleiner Gegenstände. Für Umwelterkundung oder die Inspektion von Industrieanlagen müsse der Antrieb erst besser werden. Die Studie erwähnt außerdem Medizinrobotik und Umweltüberwachung als mögliche spätere Anwendungen. Ein Produkt oder einen Zeitplan kündigen die Beteiligten nicht an, und keiner der Standorte liegt in Europa.