Tailbot: Eidechsenschwanz lässt Roboter stabil fliegen

Eine Eidechse balanciert sich mit ihrem Schwanz in der Luft aus. Diese Technik haben US-Forscher auf einen fahrenden Roboter übertragen: Im Sprung stabilisiert er sich mit einem beweglichen Schwanz und kommt statt mit der Nase mit den Hinterrädern auf.

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Stabilere Roboter: Tailbot mit dem natürlichen Vorbild
Stabilere Roboter: Tailbot mit dem natürlichen Vorbild (Bild: UC Berkeley)

Wer erinnert sich nicht an die Szene in dem Film Speed, als Sandra Bullock mit einem Bus eine Lücke in einer Hochstraße überspringt. Für einen stabilen Flug hätte der Bus besser einen Schwanz gehabt - so wie der Tailbot, ein Roboter, den Forscher der Universität des US-Bundesstaates Kalifornien in Berkeley konstruiert haben. Der fahrende Roboter hat einen Schwanz, der ihn im Flug stabilisiert.

Eidechse im Flug

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Das Vorbild stammt aus der Natur. Die Wissenschaftler um Robert Full haben eine Eidechse, genauer gesagt eine Siedleragame, beim Springen beobachtet. Sie ließen die Echse von einer Plattform aus abspringen, die mit verschiedenen Oberflächen ausgelegt war, rauen für mehr und glatten für weniger Haftung. Die Forscher filmten das Tier mit Hochgeschwindigkeitskameras, um zu sehen, wie sich das Reptil mit seinem Schwanz im Flug ausbalanciert.

Sie fanden heraus, dass es diesen nicht einfach in die Luft streckt. "Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass Eidechsen ihren Schwanz nach oben oder unten reißen, um die Rotation ihres Körpers auszugleichen und ihn stabil zu halten", sagt Full. So kann sich die Agame sogar nach einem missglückten Absprung auf einer glatten Oberfläche so stabilisieren, dass sie richtig aufkommt.

Tailbot mit Schwanz

Nach diesem Vorbild bauten die Wissenschaftler den Tailbot, einen kleinen Roboter, der auf vier Rädern fährt. Sie verpassten ihm einen Schwanz. Dieser allein reichte jedoch nicht, um den Roboter im Sprung zu stabilisieren: Auch mit dem Schwanz kippte der Tailbot nach dem Absprung von einer Rampe im Flug nach vorne weg.

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Deshalb entwickelten die Forscher ein Feedback-System: Sensoren erfassen die Lage des Tailbots im Flug. Entsprechend dieser Daten wird der Schwanz gesteuert, damit der Tailbot seine Frontpartie hochzieht und auf den Hinterrädern aufkommt - in etwa so, wie Bullock in dem Film aus dem Jahr 1994 ihren Bus hinter der Lücke auf der Hochstraße aufsetzt.

Dinosaurier, Eidechsen und Roboter

Dieser Mechanismus ist uralt: Schon aufrecht laufende Dinosaurier wie der Velociraptor oder der Tyrannosaurus hätten ihren Schwanz eingesetzt, um ihre Körperhaltung zu kontrollieren. Dabei seien sie vermutlich sogar effektiver gewesen als ihre Nachfahren, sagt Full.

"Roboter sind bei weitem nicht so agil wie Tiere. Alles, was einen Roboter stabiler macht, ist deshalb ein Fortschritt", resümiert Fulls Kollege Thomas Libby. Der Schwanz solle die Konstruktion besserer Suchroboter ermöglichen, die besser über Geröll oder Trümmer fahren und springen können, schreiben die Wissenschaftler in einem Aufsatz im Fachmagazin Nature.

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