Neue Roboter haben Heuschreckenbeine

Forscher Matthew Woodward vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) hat einen Heuschrecken-inspirierten Roboter entwickelt, dem das Ausrutschen egal ist. [...]

Matthew Woodward in seinem Labor. (c) Max-Planck-Gesellschaft
Matthew Woodward in seinem Labor. (c) Max-Planck-Gesellschaft

Laut dem in „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlichten Paper hat sich der Ingenieur beim Bau des Roboters an der Wüstenheuschrecke Schistocerca gregaria orientiert. An deren Füßen befinden sich eine Art nasse, klebrige Ballen sowie Stacheln, die es ihr ermöglichen, schnell von jeder Oberfläche zu springen.

Abrutschen ist keine Anomalie

Um zu verstehen, wie das Insekt sowohl von einer glatten als auch von einer rauen Oberfläche springen kann, baute Woodward einen von der Heuschrecke inspirierten Roboter. Er dient dazu, das Sprungverhalten der Heuschrecke zu imitieren. Der Experte baute viel Heuschrecken-Inspiration ein, veränderte aber auch den natürlichen Bauplan: Um die Bewegung der Beine auf das zum Springen Wesentliche zu beschränken, spiegelte Woodward die Segmente des Heuschreckenbeins und baute diese Doppelung ein.

Die Tests im Labor belegen: Das Abrutschen der Heuschrecke ist keine Anomalie, sondern Teil der dynamischen Fortbewegung des Insekts. Woodward zog daraus Schlussfolgerungen für seinen Roboter: Auch ohne eingebaute Rechenkapazität kann eine morphologische Intelligenz, eingebettet in die physische Struktur des Roboters, das Ausmaß des Abrutschens reduzieren. Der Roboter mit seiner intelligenten Bauweise kann – auch wenn er ausgerutscht ist – seine Fortbewegungsleistung auf verschiedenen Oberflächen beibehalten.

Von Fehler bewusst profitieren

Woodward nahm am Roboter die Ballen an den Füßen ab und erhöhte die Sprungkraft. Auf einer Sandsteinoberfläche beobachtete er große Kratzer auf dem Stein, wo die Stacheln durch das Material rissen. „Wenn man die Pads hinzufügt, addiert man tatsächlich genügend Reibung, um die Kraft auf die Stacheln auf ein Niveau zu senken, auf dem sie sich an der schwachen Sandsteinoberfläche festhalten können. So sind nicht nur die Ballen und die Stacheln für verschiedene Oberflächen ausgelegt, sie helfen sich auch gegenseitig.“

„Menschen wollen einen Ausrutscher beim Gehen oder Laufen um jeden Preis vermeiden. Bei einer Heuschrecke aber wollte die Natur, dass sie abrutscht“, unterstreicht Woodward. Daher arbeitete der Wissenschaftler daran, ein System zu bauen, bei dem Abrutschen durchaus gewollt ist. Denn wenn Rutschen zum natürlichen Bewegungsablauf gehört, und man diese Eigenschaften einbaut in die Struktur von Roboterfüßen, dann sind die Auswirkungen auf die Fortbewegung – sollte es doch einmal so weit kommen – begrenzt.


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