Robotik: Wenn Roboter von Schlangen lernen

Ein gemeinsam von Biologen und Ingenieuren entwickelter Roboter kann Sanddünen erklimmen. Die Forscher orientierten sich an den Bewegungen der Seitenwinder-Klapperschlange.

Artikel veröffentlicht am , Matthias Matting
Bewegt sich wie eine echte Schlange: Roboterschlange der Carnegie Mellon University
Bewegt sich wie eine echte Schlange: Roboterschlange der Carnegie Mellon University (Bild: Nico Zevallos; Chaohui Gong)

Es gibt Kunststücke, die Roboter noch nicht so gut meistern wie wir Menschen oder andere Lebewesen. Erstes Beispiel: Ein Blatt Papier, das auf einen glatten Boden gefallen ist, kann bereits ein kleines Kind aufheben. Eine mechanische Hand hingegen wird das Blatt entweder gar nicht oder nur geknickt auf den Tisch zurückbefördern können. Zweites Beispiel: Hätte sich John Connor vor dem Terminator T-X auf eine Düne geflüchtet, hätte der Roboter ihn dort vermutlich nicht eingeholt. Sich auf lockerem Untergrund nach oben zu bewegen, dafür ist ein zweibeiniges Laufsystem nicht optimal.

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Es gibt aber Tiere, die diesen Trick beherrschen: Die Seitenwinder-Klapperschlange (Crotalus cerastes) lebt in Wüsten im Süden der USA und im Norden Mexikos, und zwar bevorzugt auf sandigen Flächen. Genau dort kann sie nämlich einen Vorteil ausspielen, den ihr ihre spezielle Bewegungsart verschafft. Ihr Trick besteht darin, dass sie den Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung ausnutzt. Bei der typischen Bewegung der Seitenwinder-Klapperschlange bleiben die Teile des Körpers, die Kontakt mit dem Untergrund haben, stets statisch, während sich die anderen Teile durch die Luft in eine neue Spur bewegen. Die Schlange wirft quasi ihren Kopf voraus. Ist er zur Ruhe gekommen, folgt der nächste Körperteil, dann der dritte und so weiter.

Bisher war diese Bewegungsart, das so genannte Seitenwinden, einigen wenigen Schlangenarten vorbehalten. Ein US-Forscherteam hat es nun auch einem Roboter beigebracht. Die Wissenschaftler beschreiben ihre künstliche Kreatur im Wissenschaftsmagazin Science. Der Roboter der Carnegie Mellon University trägt noch keinen Namen. Er besteht aus 17 Segmenten, die sich gegeneinander verdrehen können.

Um sich über sandiges Terrain zu bewegen, setzt er auf denselben Trick wie die Seitenwinder-Klapperschlange und behält stets wenigstens zwei bis drei Körperteile am sicheren Boden. Je steiler der Anstieg wird, desto länger wird dabei das Segment, das stets Bodenberührung hat. Die Forscher hoffen nun, ihre Erkenntnisse etwa für Rettungsroboter einsetzen zu können, die sich durch eingestürzte Bergwerke bewegen müssen: Vor einem Berg aus Sand, und wäre er auch noch so klein, müssten sie derzeit in der Regel kapitulieren.

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