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Bionik: Seidenspinner steuert Roboter

Japanische Forscher haben eine Motte dazu gebracht, einen Roboter über einen Trackball zu einer Geruchsquelle zu steuern. Ziel des Experiments ist, ein Steuerungssystem für einen Roboter nach dem Vorbild des Insekts zu konstruieren.

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Seidenspinner auf dem Trackball: Muster aus Geradeaus- und Zickzackbewegungen
Seidenspinner auf dem Trackball: Muster aus Geradeaus- und Zickzackbewegungen (Bild: University of Tokyo/Screenshot: Golem.de)

Kombinationen aus Robotern und Insekten sind nichts Neues. So haben US-Wissenschaftler eine Schabe in einen ferngesteuerten Cyborg verwandelt. Japanische Wissenschaftler hingegen haben einen Roboter gebaut, der von einer Motte angetrieben wird.

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Das Zugtier ist ein männlicher Seidenspinner auf der Suche nach einer Frau. Der Roboter ist ein kleines Fahrzeug. Gesteuert wird es über eine Styroporkugel, die wie ein Trackball arbeitet. Der Seidenspinner wird so an dem Gefährt befestigt, dass seine Beine auf der Kugel sitzen. Läuft er los, setzt sich entsprechend auch der Roboter in Bewegung.

Startsignal für den Seidenspinner ist das Freisetzen des Pheromons eines Seidenspinnerweibchens. Das Insekt steuert dann geradewegs auf die Pheromonquelle zu. Dabei zeigt es ein charakteristisches Muster aus Geradeaus- und Zickzackbewegungen.

Roboterchassis mit Drall

Um es den Seidenspinnern - insgesamt kamen bei den Experimenten 14 zum Einsatz - nicht zu einfach zu machen, änderten die Forscher der Tokioter Universität auch mal die Motorcharakteristik, so dass der Roboter einen Drall in eine Richtung bekam. Der Seidenspinner musste dann sein Verhalten ändern und dagegen arbeiten.

Darauf kam es den Forschern um Noriyasu Ando an: Anhand der Art und Weise, wie der Seidenspinner dem Duft nachgehe, hätten sie die neurale Funktionsweise studieren können - von einzelnen Nervenzellen angefangen bis hin zum Verhalten des Insekts. Tatsächlich schafften es alle Versuchstiere, den Roboter zu dem Windtunnel zu steuern, von dem aus die Pheromone freigesetzt wurden.

Verhalten in Ausnahmesituationen

Besonders gut lasse sich das Verhalten der Tiere in Ausnahmesituationen studieren: "Die beste Art und Weise, das adaptive Verhalten von Insekten hervorzurufen, ist, sie in außergewöhnliche Situationen zu bringen. Der Drall in unserem Experiment ist analog zu dem Versuch, ein nicht ausbalanciertes Fahrrad zu fahren", sagt Projektleiter Ando. "Wir müssen üben, um ein solches Fahrrad problemlos zu fahren. Der Seidenspinner aber bewältigt das mit nur einfachen und schnellen sensomotorischen Rückmeldungen."

Ziel der Wissenschaftler ist, ein künstliches Gehirn zu konstruieren, das das Verhalten des Seidenspinners nachahmt. Es soll einen Roboter steuern, vergleichbar dem, den das Insekt gesteuert hat. Der Roboter solle ebenfalls chemische Substanzen aufspüren und den Ort, wo sie freigesetzt werden, lokalisieren, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Bioinspiration and Biomimetics.



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