Biomimetik

Wenn der Roboter die Fenster hochgeht

Wissenschaftlern in den USA ist es gelungen, das Konstruktionsprinzip eines Echsenfußes nachzubilden. Das ermöglicht es einem Roboter, an einer Glasfläche hochzulaufen. Als Nächstes wollen die Wissenschaftler das auch Menschen ermöglichen.

Stickybot heißt ein in den USA entwickelter Roboter, der einem Gecko gleich an einer senkrechten Oberfläche hinaufklettern kann. Anfangs musste die Oberfläche noch rau sein, etwa eine Ziegelmauer. Inzwischen kann sich der Roboter auch ein einer glatten Oberfläche, etwa einer Glasplatte festhalten.

Nanohärchen unterm Zeh

Um dem Stickybot das Klettern beizubringen, haben die Wissenschaftler der Universität im kalifornischen Stanford um Mark Cutkosky die Füße der Echse nachgebaut. Der Zeh des Geckofußes besteht aus Lamellen, die wiederum mit einer Vielzahl von Härchen besetzt sind. Diese sind an sich schon feiner als ein menschliches Haar. Sie sind aber am Ende gespalten, und die Fasern sind so klein, dass sie mit den Molekülen der Oberfläche, die die Echse hochklettert, interagieren: Es entsteht eine Anziehungskraft, die sogenannte Van-der-Waals-Kraft, die den Gecko an der Wand hält.

Die Konstrukteure haben dieses Prinzip für den Stickybot nachgebaut: Sie entwickelten ein künstliches Material, das den gleichen Effekt aufweist wie der Zeh des Geckos. Die Lösung war ein gummiartiges Material mit kleinen Härchen aus einem Polymer. Anfangs konnte sich der Roboter damit nur an einer rauen Oberfläche halten. Inzwischen haben die Stanford-Wissenschaftler den Fuß so weiterentwickelt, dass der Stickybot auch an glatten Oberfläche klettern kann und die Füße auch ein höheres Gewicht halten können. Die größere Haftung erzielten sie dadurch, dass sie die Polymerfasern dünner machten, schreiben sie in einem Aufsatz, der kürzlich in dem US-Fachmagazin Applied Physics Letters erschienen ist.

Einwegkleber

Der Vorteil dieser Konstruktion: Sie hält nur in einer Richtung. Zieht der Gecko seinen Fuß in entgegengesetzter Richtung von der Oberfläche weg, kann er das ohne Widerstand - anders als etwa ein Klebeband, das mühsam abgezogen werden muss. "Bei anderen Haftmitteln ist das in etwa so, als habe man einen Kaugummi unter dem Fuß: Erst drückt man ihn gegen die Oberfläche, dann muss man ihn wieder abziehen. Bei der gerichteten Adhäsion ist das fast so, als hake man sich in die Oberfläche ein und mache sich dann wieder los", erklärt Cutkosky.

Gecko kopfüber an der Wand - das soll Stickybot auch lernen. (Foto: ji)

Nachdem die Forscher den Stickybot dazu gebracht haben, an einem Fenster hochzuklettern, ist der nächste Schritt klar: Er soll auch wieder herunterkommen. Da die Adhäsion nur in eine Richtung wirkt, müssen sie die Konstruktion des Stickybot verändern: "Der neue Stickybot, an dem wir gerade arbeiten, hat drehbare Fußgelenke, die auch Geckos haben", sagt Cutkosky.

Mensch an der Wand

Außerdem soll die Technik nicht nur Reptilien und Robotern vorbehalten bleiben: Auch Menschen sollen künftig in Superheldenmanier an Gebäuden hochklettern können. Die Wissenschaftler sind derzeit dabei, das Material so anzupassen, dass es auch einen Menschen hält.