Vorbild Natur

Roboter windet sich wie ein Wurm

Ein Fadenwurm hat Modell gestanden für den Roboter, den ein britischer Wissenschaftler konstruiert hat. Der Roboter stammt aus dem 3D-Drucker und schlängelt sich wie ein Wurm.

Artikel veröffentlicht am 7. Juli 2011, 16:03 Uhr, Werner Pluta

Roboterwurm: blind an jedes Hindernis anpassen (Bild: University of Leeds/Golem.de)

Jordan Boyle von der Universität im englischen Leeds hat einen Roboter gebaut, der die Bewegung eines Wurms nachahmt. Vorbild für den Roboter ist Caenorhabditis elegans (C. Elegans), ein etwa 1 Millimeter langer Fadenwurm, der sich durch Wellenbewegungen seines Körpers fortbewegt. Diese Bewegung ahmt der Roboter nach.

300 Neuronen

Der Wurm hat ein sehr einfaches Nervensystem, das aus etwas mehr als 300 Neuronen besteht. Die Wellenbewegung werde aber nicht zentral von einem eigenen Schaltkreis erzeugt, sondern von etwa 100 Neuronen, erklärte Boyle dem britischen Wissenschaftsmagazin New Scientist. Gesteuert werde die Bewegung durch die Rückmeldungen von Strecksensoren, die über die Länge des Körpers verteilt sind.

Der von Boyle konstruierte Roboter ist etwa 2 Meter lang, 16 Zentimeter breit und besteht aus 12 Segmenten. Die Segmente sind aus Kunststoff und wurden mit einem 3D-Drucker hergestellt. Jedes Segment verfügt über einen Motor, der die Schlängelbewegung erzeugt. Anders als der wirbellose Wurm hat der Roboter also ein Rückgrat. Gelenke zwischen den Segmenten ermöglichen jedoch die gleiche Beweglichkeit.

Winkel statt Streckung

Die Strecksensoren des Wurms hat Boyle durch Sensoren ersetzt, die den Winkel messen, den die Segmente in Relation zum Rückgrat beschreiben. Eine Steuerungssoftware errechnet daraus das Wellenmuster der Bewegung und die Ausrichtung des Roboters.

Diese Form der Bewegungssteuerung unterscheidet Boyles Wurmroboter von anderen Kriechrobotern. Diese bewegen sich mit einer idealen Wellenbewegung fort, die das Steuerungssystem im Voraus errechnet hat. Stößt er an ein Hindernis, registriert das System das und weist den Roboter an, seine Form entsprechend zu ändern.

Hindernisse sind egal

Boyles Roboter hingegen kümmert sich nicht darum, ob er an ein Hindernis stößt, das ihn zwingt, seine Form zu ändern. Er schlängelt sich weiter und passt sich dabei den Gegebenheiten an. "Die Kombination aus einem flexiblen Steuerungssystem und dem biegsamen Körper bedeutet, dass der Roboter sich blind an jedes Hindernis anpasst, das ihm den Weg versperrt."

Als mögliche Anwendung sieht Boyle Katastropheneinsätze: Der Roboter könnte unter Trümmern nach Verschütteten suchen. Diese soll er mit Hilfe von Mikrofonen, Kohlendioxidsensoren und Infrarotkameras am Kopfende aufspüren. Mit einer Haut versehen, könnte er auch im Schnee oder im Wasser eingesetzt werden.