Flink wie eine Echse

US-Forscher bauen sechsbeinigen Offroad-Roboter

(Bild: Gary Meek)

US-Forscher haben einen sechsbeinigen Roboter entwickelt, der flink wie eine Eidechse über den Wüstensand huscht. Konstruiert wurde der Offroad-Laufroboter speziell für körnige oder instabile Untergründe wie etwa Sand oder Kies. Ihre Erkenntnisse könnten für zukünftige Mars-Missionen nützlich sein, so die Wissenschaftler.

Chen Li (rechts), Tingnan Zhang und Daniel Goldman (links) von der School of Physics am Georgia Institute of Technology in Atlanta analysierten zunächst, wie die Bewegung über körnige und instabile Oberflächen wie Sand oder Kies allgemein verläuft. Basierend auf diesen Erkenntnissen entwickelten sie einen sechsbeinigen Roboter, der eine Fläche aus trockenen, losen Körnern gut bewältigt.

Daten aus der Natur verarbeitet
Die US-Wissenschaftler erläutern im Fachjournal "Science", dass eine Bewegung über Sand und Erde, durch Matsch, Gras und andere "flüssige Untergründe" komplexer sein kann als eine Bewegung durch Luft oder Flüssigkeiten. Um die optimale Form der Beine und die richtige Schrittfrequenz für das Durchqueren eines solchen instabilen Gebietes zu ermitteln, erfassten Li und seine Kollegen Daten aus der Natur, berücksichtigten bisherige Arbeiten über Insekten und Reptilien wie etwa zum Zebraschwanzleguan und nutzten Computersimulationen.

Nach Messungen der Auftriebs- und Widerstandskräfte, die auf jedes Roboterbein in jeder Bewegungsphase anders einwirken, einigten sich die Wissenschaftler auf einen speziellen Robotertyp, der jeden Schritt zu optimieren scheint. Dabei spielte auch die Form der Roboterbeine eine Rolle. Die Forscher fanden heraus, dass nach vorne gebogene, rotierende Beine besonders gut funktionierten. "Solang die Beine konvex sind, erzeugt der Roboter einen großen Auftrieb und einen kleinen Luftwiderstand und kann deshalb schnell gehen", erläuterte Daniel Goldman. Werde die Form der Beine verändert, zu einer konkaven Form oder zu einem ganz geraden Bein, nehme die Leistungsfähigkeit des Laufroboters ab.

Erkenntnisse sollen Mars-Robotern zugutekommen
"Die Bewegung von Robotern über raue oder instabile Oberflächen ist eine außerordentliche Herausforderung", schreibt Melany Hunt vom California Institute of Technology (Passadena) in ihrem begleitenden "Science"-Kommentar. Die Studie liefere auch ein besseres Verständnis zum komplexen Untergrund, den Roboter bewältigen sollen. Der neue Roboter gehe noch nicht so effizient wie Tiere, aber die Studie könne helfen, die Leistung von Rovern und Laufrobotern zu verbessern. Das käme zum Beispiel der Entwicklung von Mars-Robotern zugute.

Bereits in der Vergangenheit optimierten Wissenschaftler technische Geräte auf Basis von Bewegungsanalysen. Erkenntnisse über die Bewegung von Tieren durch Luft und Wasser führten etwa zu einer Verbesserung der Tragflügel von Flugzeugen und der Leistung von Unterwasser-Robotern.