Roboter aus dem Tierreich: Animalische Technik im Einsatz für Mensch und Natur

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Roboter aus dem Tierreich: Animalische Technik im Einsatz für Mensch und Natur

Sie spüren Schadstoffe auf, sammeln Weltraumschrott oder observieren Erntefelder: Roboter haben mittlerweile bemerkenswerte Fähigkeiten. Vorbilder für viele dieser Hightech-Helfer finden sich im Tierreich. Was die Natur in Millionen Jahren Evolution erschaffen hat, inspiriert Robotik-Forscher zu faszinierenden Erfindungen. 

Was haben Tintenfische, Faultiere und Falken gemeinsam? Sie wurden von der Natur mit Eigenschaften ausgestattet, die sich der Mensch in vielen Situationen nur wünschen kann – oder er adaptiert sie mit Hilfe moderner Technik. Roboter-Entwickler aus aller Welt machen sich bewährte Strategien aus dem Tierreich zu Nutze, um Herausforderungen für Mensch und Natur zu bewältigen. Diese technische Imitation echter Lebewesen nennt sich Biomimicry (auf Deutsch: Biomimetik) und hat bereits erstaunliche Kreationen hervorgebracht.

Quad-Morphing: Vogelroboter verwandelt sich im Flug

Von Vögeln ließen sich die Forscher des französischen Étienne-Jules Marey Instituts für Bewegungswissenschaften inspirieren. Ihr Flugroboter verändert in der Luft sein Profil, so dass er durch schmale Passagen fliegen kann. Um seine Spannweite zu halbieren, zieht er kurzerhand seine Flügel ein und „sattelt“ auf Propeller um. Ein 3D-Lokalisierungssystem erkennt, wenn er sich Engpässen nähert und richtet die Flügel automatisch neu aus. Diesen Hubschraubermodus soll der Flugroboter namens Quad-Morphing nutzen, um räumliche Hindernisse zu überwinden. So könnte er zum Beispiel bei Erkundungs-, Such- und Rettungseinsätzen in dicht bewaldeten Regionen oder zwischen Bergschluchten tätig sein. Die ersten Tests soll der wendige Flugkünstler mit Kamera an Bord im Sommer 2018 absolvieren.

Hüpfende Spider Robots: Spinne „Kim“ macht’s vor

Forscher der Universität von Manchester nahmen zuletzt eine springende Spinne im 3D-Scan unter die Lupe, um ihre Sprungmechanik besser zu verstehen. Immerhin legt das achtbeinige Krabbeltier namens „Kim“ aus dem Stand gut das Sechsfache ihrer Körpergröße zurück. Die Studie soll den Wissenschaftlern dabei helfen, springende Roboter zu entwickeln, die mit wenig Kraftaufwand größere Distanzen zwischen zwei Plattformen überwinden können. Diese technische Imitation echter Lebewesen nennt sich Biomimicry (auf Deutsch: Biomimetik) und hat bereits erstaunliche Kreationen hervorgebracht.

Soft Robotics: Weiche Schale, Hightech-Kern

Der Oktopus fasziniert nicht nur Meeresbiologen, sondern ist mit seinem skelettfreien Körper auch die perfekte Vorlage für den noch jungen Forschungszweig Soft Robotics. Innovative „Hardware“ aus weichen, flexiblen Bauteilen wie Gummi oder Silikon machen Roboter fit für neue Einsatzmöglichkeiten.

Wie das aussehen kann, zeigt zum Beispiel die deutsche Firma Festo mit ihrem Octopus Gripper. Die Tentakelhand aus Silikon wird mittels Druckluft gesteuert und kann mit ihren Saugnäpfen an der Innenseite unterschiedliche Gegenstände greifen und halten. So könnte der softe Gripper künftig zum Beispiel älteren oder körperlich beeinträchtigten Menschen im Alltag zur Hand gehen.

In freier Wildbahn durften andere krakenähnliche Roboter wie die Poseidrone oder der achtarmige Octopus vom Biorobotics Institut in Pisa bereits zu Forschungszwecken abtauchen.

 

Rochen, Aale oder Quallen: Schwimmroboter auf Tauchmission  

Leise und elegant schlängelt sich der Envirobot durch das kühle Nass, um mit einer Vielzahl von Sensoren Gifte im Wasser aufzuspüren. Kleine Elektromotoren treiben die künstlichen Gliedmaßen an und bewegen den 1,5 Meter langen Roboter-Aal vorwärts. Bei einer Schadstoffspur weicht der Schweizer Schwimmroboter von seiner vorprogrammierten Route ab und nimmt selbstständig die Verfolgung der Quelle der Verschmutzung auf.

Bei der Unterwasserinspektion könnte ihn künftig ein Kollege aus Singapur unterstützen. Der Mantadroid ist ein künstlicher Zwilling des Mantarochens und „fliegt“ durch seine flexible Flossenmechanik ebenso sanft, agil und schnell durch das Wasser. Auf seinem flachen, breiten Körper können Forscher jede Menge Sensoren platzieren, mit denen der Mantadroid zum Beispiel hydrografische Werte messen soll. So könnte er künftig Daten für Umweltbehörden sammeln oder sogar als Rettungsassistent nach vermissten Tauchern suchen.

Eine geisterhafte Erscheinung tauchte schon vor gut fünf Jahren mit der Robo-Qualle Cyro auf. Das 175 Zentimeter große von Studenten der Virginia Tech Universität entwickelte Ungetüm kann ebenfalls kabellos und völlig autonom auf Unterwasser-Patrouille gehen.

Tarzan auf dem Land: Überwachungsroboter schwingt sich über die Felder

Was macht eigentlich ein Faultier den lieben langen Tag? Es futtert, schläft und… hangelt. Letzteres inspirierte ein Team vom Georgia Institute of Technology zu einem Roboter, der sich wie Tarzan an einer Leine entlang hangeln kann – nicht durch den Dschungel, sondern über Felder von Landwirten. Die zwei langen Arme transportieren ein Modul mit Steuertechnik, Sensoren und einer Kamera, die ihre Aufnahmen auf die Kontrollgeräte der Bauern funkt. So können Landwirte das Wachstum ihrer Pflanzen überwachen, ohne vor Ort zu sein. Im Gegensatz zu seinen fahrenden, laufenden oder fliegenden Kollegen arbeitet das Roboter-Faultier außerdem deutlich energieeffizienter.

Hightech-Hausmeister sammelt Weltraumschrott

Der Roboter der kalifornischen Stanford University ist nicht nur fleißig, sondern arbeitet auch unter extremen Bedingungen. Von den Millionen Schrottteilen im Weltraum, die derzeit unsere Erde umkreisen, soll der Roboter mit seinen besonderen Greifern größere Objekte einsammeln. Möglich macht es eine dünne Silikonfolie, deren Struktur den feinen Härchen an Gecko-Füßen gleicht. So können die Greifer trotz Strahlung, Schwerelosigkeit und Vakuumbereichen an glatten Oberflächen anhaften. An Bord der internationalen Raumstation ISS hielt der technoide Saubermann bereits bis zu 370 Kilogramm schwere Objekte fest.

Robird: Raubvogel-Drohne verscheucht echte Artgenossen

Herumfliegende Weltraumteile sind in der Luftfahrt eher selten ein Problem. Stattdessen bergen Vögel in irdischeren Sphären ein deutlich größeres Risiko. Auf dem Edmonton International Airport in Kanada kommt deshalb eine besondere Vogelscheuche zum Einsatz: Der Robird ist eine funkgesteuerte Drohne, die nicht nur aussieht wie ein echter Falke, sondern auch genauso fliegt – nämlich nur mit Flügelschlägen. Ein bis zwei Mal täglich hebt die Raubvogel-Drohne in einem virtuell umzäunten Bereich am Flughafen ab und wirkt für echte Vögel wie ein natürlicher Feind, dessen vermeintlichen Jagdbereich sie meiden.

 Der Biomimicry-Ansatz ist übrigens keine reine Erfindung der Moderne. Schon Leonardo da Vinci kupferte für seine Flugmaschine von der Natur ab und versuchte, die Flügel von Vögeln nachzubauen. Was damals noch unerreichbare Fiktion war, realisieren heutige Wissenschaftler dank innovativer Technologien allerdings deutlich erfolgreicher.

Welche tierischen Roboter beeindrucken Dich besonders? Wir freuen uns auf Deinen Kommentar.

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