Flipperbot: Roboter bewegt sich wie eine Schildkröte

Flipperbot ist ein Roboter mit zwei großen Flossen. Wie sein natürliches Vorbild, eine Meeresschildkröte, zieht er sich mit ihrer Hilfe über den Untergrund.

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Flipperbot: Auf das Handgelenk kommt es an.
Flipperbot: Auf das Handgelenk kommt es an. (Bild: Gary Meek/Georgia Tech)

Unechte Karettschildkröten sind hervorragende Schwimmer. Jedoch bewegen sich die Tiere nicht nur im Wasser behände. Der Nachwuchs flitzt, kaum geschlüpft, beachtlich geschickt über den Strand in Richtung Meer. Forscher vom Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) in Atlanta haben einen Roboter nach dem Vorbild einer Wasserschildkröte konstruiert, um die Fortbewegung der Tiere zu studieren.

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Der Flipperbot ist 19 cm lang und 970 Gramm schwer. Er bewegt sich mit Hilfe von zwei Armen fort, an deren Enden jeweils eine Flosse sitzt - zwei 7 x 4 cm große und 0,3 cm dicke Brettchen aus Balsaholz. Die Flosse ist durch ein Gelenk schwenkbar. Angetrieben werden die aus Aluminium bestehenden Arme von je zwei Motoren: Einer bewegt den Arm vor und zurück, der andere auf- und abwärts.

Als Vorbereitung für das Projekt hatte Nicole Mazouchova seit 2010 frisch geschlüpfte Schildkröten auf Jekyll Island vor der Küste von Georgia beobachtet. Nach ihren Erkenntnissen haben die Forscher dann den Flipperbot gebaut. Den haben sie dann auf eine etwa 1,20 Meter lange Teststrecke geschickt, die nicht mit Sand, sondern mit Mohn ausgelegt war.

Flosseneinsatz

Der Roboter bewegt sich wie eine kleine Schildkröte fort: Er hebt die Flosse an, schiebt sie nach vorne, taucht sie in den Sand ein und zieht sich vorwärts. "Wir haben verschiedene Möglichkeiten getestet, wie Roboter sich im Sand bewegen können", erklärt Daniel Goldman. Dafür wurde das Gelenk blockiert oder frei beweglich gelassen. Ziel sei gewesen, systematisch zu erkunden, wie sich die Flosse am effektivsten einsetzen lasse.

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Der Schlüssel für die Effizienz der Bewegung liegt, so fanden sie heraus, im Gelenk der Flosse: Ist das nicht frei beweglich, schleift die Flosse bei der Vorwärtsbewegung durch den Mohn. Das kostet zum einen Energie, zum anderen wird die glatte Oberfläche aufgewühlt. Das wiederum erweist sich im nächsten Zug als hinderlich: Der Roboter schafft es in diesem nicht, sich aus dem zerwühlten Bereich zu befreien und bleibt irgendwann stecken - ein Problem, das auch die kleinen Schildkröten auf unebenem Grund haben können.

Bauchreibung

"Ein freies Handgelenk bietet bei dem Roboter einige Vorteile", fasst Goldman zusammen. "Größtenteils bietet das Handgelenk Vorteile für eine Vorwärtsbewegung, ohne zu rutschen. Das bewegliche Handgelenk ermöglicht es Roboter wie Schildkröte, einen steilen Anstellwinkel für ihren Körper zu bewahren und dadurch die Reibung des Bauches, die die Leistung kostet, zu reduzieren."

Die Resultate, die die Forscher in der Fachzeitschrift Bioinspiration & Biomimetics beschreiben, sollen künftig dazu führen, Roboter zu bauen, die sich zu Wasser und auf dem Land fortbewegen.

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