Arachno-Bot: Spinnen dienen als Vorbild für neue filigrane Roboter

Die meisten Tiere setzen – ebenso wie der Mensch – auf antagonistische Muskelpaare, um Bewegungen zu ermöglichen. Für das Strecken und Beugen des Armes sind beispielsweise Bizeps und Trizeps verantwortlich. Eine Ausnahme in der Tierwelt stellten allerdings Spinnen dar. Oder genauer gesagt: Die Beine der Spinnen. Denn hier wird die Streckung durch einen hydraulischen Mechanismus erzeugt, während die Beugung durch elastische Bänder und Muskeln herbeigeführt wird. Nötig ist diese Besonderheit, weil die Spinnen sehr unterschiedliche Aufgaben erfüllen müssen. So wird für das Bauen der Netze und die Bewegung auf eben diesen viel Feingefühl benötigt. Gleichzeitig basiert der Jagderfolg der Tiere aber auf sehr viel Schnellkraft. Forscher der University of Colorado haben daher nun untersucht, ob sich dieses Prinzip auch auf den Bau von Robotern übertragen lässt. Die ersten Ergebnisse waren durchaus vielversprechend.

Mithilfe von Strom kann der Softbot in Bewegung gesetzt werden

So konstruierten die Forscher einen sogenannten Softbot. Auf starre Metallteile wurde also verzichtet. Stattdessen kamen Prinzipien aus der Natur zur Anwendung. Konkret besteht die Konstruktion aus zwei Plastikteilen, die mithilfe eines elastischen Polymers miteinander verbunden sind. Darunter wiederum befindet sich ein mit nicht leitendem Öl gefüllter Beutel, an dem sich innen und außen jeweils eine Elektrode befindet. Der Softbot setzt sich nun in Bewegung, sobald Strom auf die Elektroden geleitet wird. Denn diese bewegen sich dann aufeinander zu und beugen das Gelenk. Sobald der Strom wieder abgeschaltet wird, setzt die gegenteilige Bewegung ein und die Konstruktion kehrt in ihren Ursprungszustand zurück. Dieses Zusammenspiel aus Hydraulik und flexiblen Elementen existiert auch bei den Spinnenbeinen – wenn auch in exakt umgekehrter Ausführung. Der so entwickelte Softbot verfügt über einige interessante Eigenschaften.

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Eine entsprechende Roboterhand bewies Kraft und Feingefühl

So konnten die Gelenke bei ersten Tests innerhalb von zwölf bis dreißig Millisekunden um bis zu siebzig Grad gebeugt werden. Rechnet man die Leistungsfähigkeit des Roboters auf sein Gewicht um, ergibt sich zudem ein Wert von 230 Watt pro Kilogramm. Außerdem kann die Konstruktion auf diese Weise auch in die Luft springen. Dabei erreicht sie in etwa die 14fache Höhe der eigenen Körpergröße. Besonders interessant könnten allerdings die feinfühligen Elemente des Spinnenprinzips sein. Denn die Forscher entwickelten zu Testzwecken auch eine Roboterhand mit immerhin drei Fingern, die auf diesem Ansatz basiert. Mit dieser konnte dann unter anderem eine Erdbeere angehoben werden, ohne dass Obst zu zerquetschen. Gleichzeitig konnte aber auch eine Kaffeetasse in die Luft gehalten werden und fiel nicht hinunter. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich solche oder ähnliche Gelenke bei kleinen und vielseitig einsetzbaren Robotern nutzen lassen könnten.

Via: MPG