Biomimetik: Roboter Dash lernt akrobatisches Manöver einer Küchenschabe

Küchenschaben haben ein effizientes Manöver entwickelt, um schnell außer Sicht zu geraten: Sie schwingen sich über einen Vorsprung und hängen sich darunter. US-Wissenschaftler haben einem Roboter diesen akrobatischen Trick beigebracht.

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Dash, Küchenschabe, Gecko (Fotomontage): Klettband ersetzt Krallen.
Dash, Küchenschabe, Gecko (Fotomontage): Klettband ersetzt Krallen. (Bild: Jean-Michel Mongeau, Ardian Jusufi, Pauline Jennings/UC Berkeley Polypedal Lab)

Küchenschaben können sich, wenn sie über eine auskragende Kante zu fallen drohen, mit einer ihrer Krallen daran festhalten, sich dann herumschwingen und an deren Unterkante mit den Beinen nach oben landen. Wenn das Insekt das kann - warum, so haben sich US-Wissenschaftler gefragt, sollte das ein ihm nachgebildeter Roboter nicht auch können? Also haben sie Dash den eleganten Umschwung beigebracht.

Robotische Küchenschabe

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Dash, eine Abkürzung für Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod, ist ein zehn Zentimeter langer und 16 Gramm schwerer Roboter aus Karton. Der Sechsbeiner, der am Biomimetic Millisystems Lab der Universität Kaliforniens in Berkeley (UC Berkeley) entwickelt wurde, ist einer Küchenschabe nachempfunden.

Damit sich Dash ebenso wie eine Küchenschabe um die Kante einer Steinplatte schwingen kann, mussten die Forscher zu einem Trick greifen: Anders als das natürliche Vorbild hat Dash keine Krallen an seinen Beinen, mit denen er sich festhalten kann. Deshalb haben die Forscher etwas Klettband an die Füße sowie an die Kante und die Unterseite der Steinplatte geklebt, um Krallen zu simulieren. Dann aber war Dash in der Lage, sich ebenso wie die Küchenschabe um die Kante zu schwingen und danach mit den Füßen nach oben unter der Platte zu hängen.

Küchenschaben und Geckos

Die Experimente haben die Forscher des Biomimetic Millisystems Lab zusammen mit Kollegen des Polypedal Lab an der UC Berkeley um Robert Full durchgeführt. Sie hatten als erste herausgefunden, dass Küchenschaben diesen Umschwung durchführen können. Durch Zufall entdeckten sie, dass auch Geckos dazu in der Lager sind - Full vermutet, dass auch viele andere kleine Tiere dieses Manöver nutzen, da es eine effiziente Art ist, sich schnell vor Verfolgern unsichtbar zu machen. Sie wandten sich an die Wissenschaftler des Biomimetic Millisystems Lab, um herauszufinden, ob sich diese Bewegung auch auf die Robotik übertragen lässt.

  • Küchenschabe, Gecko und Dash: Akrobatik im Vergleich (Foto: Plos One) (Fotomontage): Klettband ersetzt Krallen.
  • Kopfüber über die Kante... (Foto: Jean-Michel Mongeau, Ardian Jusufi, Pauline Jennings/ UC Berkeley Polypedal Lab)
  • ... und danach in einer nicht maßstabsgerechten Fotomontage (Foto: Jean-Michel Mongeau, Ardian Jusufi, Pauline Jennings/ UC Berkeley Polypedal Lab)
Küchenschabe, Gecko und Dash: Akrobatik im Vergleich (Foto: Plos One) (Fotomontage): Klettband ersetzt Krallen.
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Die Forscher um Full haben auch den Tailbot entwickelt, einen fahrenden Roboter mit einem Schwanz, der den Roboter beim Sprung über eine Schanze im Flug stabilisiert. Vorbild war auch hier die Natur. Die Forscher hatten eine Eidechse mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt und so herausgefunden, dass diese sich durch Bewegungen ihres Schwanzes in der Luft ausbalanciert. Diesen Mechanismus bauten sie dann im Tailbot nach.

Insekt unter der Platte

Dass die Küchenschaben zu dem Umschwung fähig sind, haben die Forscher des Polypedal Lab erst kürzlich entdeckt. Eigentlich hatten sie beobachten wollen, wie diese mit Hilfe ihrer Fühler Lücken ertasten und sie überwinden. Als sie die Lücke breiter machten, sei die Küchenschabe plötzlich unter der Platte gelandet, erzählt Jean-Michel Mongeau. "Mit dem bloßen Auge war nicht zu erkennen, was passierte. Aber als wir sie mit einer Hochgeschwindigkeitskamera filmten und so das Ganze verlangsamten, sahen wir zu unserer Überraschung, wie sich das Hinterbein der Küchenschabe an der Oberfläche festkrallte und es ihr damit erlaubte, sich unter die Platte zu schwingen."

Die Lösung mit dem Klettband ist indes nur ein Behelf. Sie seien bereits dabei, Krallen nach natürlichen Vorbildern für Dash zu entwickeln, schreiben die Wissenschaftler in einem Aufsatz in der Open-Access-Fachzeitschrift Plos One. Ziel sei, kleine, sehr agile Roboter nach natürlichem Vorbild zu entwickeln, die beispielsweise nach Katastrophen als Suchroboter eingesetzt werden könnten.

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