Seestern als Vorbild

Flexibler Roboter wabbelt in Wellen voran

Forscher der Harvard University in Cambridge (USA) haben nach dem Vorbild skelettloser Meerestiere wie Seesterne und Tintenfische einen biegsamen Roboter entwickelt. Er kann kriechen, sich in Wellenform über den Boden bewegen sowie unter Hindernissen durchquetschen und hat – verglichen mit seinen starren Verwandten aus Blech – so manchen Vorteil, berichten seine Entwickler in den "Proceedings" der US-amerikanischen Akademie der Wissenschaften, den PNAS.

In seiner Form erinnert der Roboter ein wenig an ein liegendes, kopfloses Gummimännchen. Forscher um Robert Sheperd von der Harvard University stellten ihn mit der sogenannten Soft-Litographie aus weichen, dehnbaren Kunststoffpolymeren her. Arme und Beine des Roboters sind einzeln steuerbar, ebenso der dazwischen liegende "Bauch". Die Kombination von einfachem Design, komplexen Bewegungen und Widerstandsfähigkeit gegen zumindest einige mechanische Schäden biete zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, so die Wissenschaftler.

Von Druckluft angetrieben
Angetrieben wird der Roboter pneumatisch über Luftdruckänderungen. Jeder der fünf Abschnitte enthält Luftkammern und ist mit einem Luftschlauch verbunden. Wird Luft in die Kammern eines Abschnitts geblasen - zum Beispiel in die eines Beines - füllen sie sich wie ein Ballon. Weil die verwendeten Materialien unterschiedlich dehnbar sind, wölbt sich der entsprechende Abschnitt - und die Gliedmaße stellt sich auf. Steuert man nun nacheinander einzelne Abschnitte mit unterschiedlich starkem Luftdruck an, bewegt sich der Roboter über den Boden.

Im Kriechgang erreicht der Roboter eine Spitzengeschwindigkeit von 92 Metern pro Stunde, bei einer wellenförmigen Fortbewegung über den Boden 13 Meter pro Stunde. In einem Experiment ließen die Wissenschaftler den Roboter, der 0,9 Zentimeter hoch ist, unter einer Glasplatte hindurchkriechen (siehe Video), die zwei Zentimeter über dem Boden angebracht war. Sie steuerten den Roboter dabei per Hand.

Zurzeit noch anfällig für Schäden
Roboter aus festen Materialien seien nicht nur schwer und teuer herzustellen, sondern in ihren Bewegungen oft auch stark eingeschränkt, schreiben die Forscher. In schwierigem Gelände seien sie zudem nur schlecht zu manövrieren. Flexible, pneumatische Roboter hätten den Vorteil, dass sie schneller und günstiger herzustellen seien. Sie seien einfach zu steuern, könnten aber dennoch eine Vielzahl von unterschiedlichen Bewegungen ausführen.

Die eingesetzten Materialien seien allerdings noch recht anfällig für Schäden - etwa bei scharfen Gegenständen in der Umgebung - und der Roboter könne kaum Lasten tragen, so die Wissenschaftler. Andere Materialien und Strukturen könnten da aber Abhilfe schaffen, sind die Forscher überzeugt.