Laufen mit Auftrieb
Roboter rennt auf sechs Beinen durch den Sand
Washington/Atlanta (dpa/nd). Einen Roboter, der flink wie eine Eidechse über den Wüstensand huscht, haben US-Forscher entwickelt. Chen Li, Tingnan Zhang und Daniel Goldman von der School of Physics am Georgia Institute of Technology (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.
Die Wissenschaftler erläutern im Fachjournal »Science« (Bd. 339, S. 1408), dass eine Bewegung über Sand und Erde, durch Matsch, Gras und ähnliche Untergründe komplexer sein kann als eine Bewegung durch Luft oder Flüssigkeiten. Um die optimale Form der Beine und die richtige Schrittfrequenz für das Durchqueren solcher instabiler Gebiete zu ermitteln, erfassten die Forscher vorliegende Daten über Insekten und Reptilien und nutzten Computersimulationen.
Nach Messungen der Auftriebs- und Widerstandskräfte, die auf jedes Roboter-Bein in jeder Bewegungsphase anders einwirken, einigten sich die Wissenschaftler auf einen speziellen Roboter-Typ mit nach vorn gebogenen, rotierenden Beinen. »So lange die Beine konvex sind, erzeugt der Roboter einen großen Auftrieb und einen kleinen Luftwiderstand und kann deshalb schnell laufen«, erläuterte Daniel Goldman. Verwende man konkave oder ganz gerade Beine, nehme die Leistungsfähigkeit des Laufroboters ab.
»Die Bewegung von Robotern über raue oder instabile Oberflächen ist eine außerordentliche Herausforderung«, schreibt Melany Hunt vom California Institute of Technology (Caltech, Passadena) in ihrem begleitenden »Science«-Kommentar (S. 1389). Die Studie liefere auch ein besseres Verständnis zum komplexen Untergrund, den Roboter bewältigen sollen. Der neue Roboter laufe 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 künftigen 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 zu einer Verbesserung der Tragflügel von Flugzeugen oder der Leistung von Unterwasser-Robotern.
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