Schnecken scheinen mit ihrer Langsamkeit und ihrem schleimigen Körper eine seltsame Inspirationsquelle für die Robotik zu sein. Dennoch haben sie den Entwurf für einen neuen Robotertyp geliefert, der die Art und Weise, wie terrestrische Bots komplexe Aufgaben in rauen Umgebungen bewältigen, revolutionieren kann.
Entwickelt von einem Forscherteam aus Chinesische Universität HongkongDiese innovativen Robo-Schnecken können unabhängig voneinander agieren oder sich zu Schwärmen zusammenschließen und ebnen so den Weg für eine neue Generation von Robotern, die in der Lage sind, Herausforderungen zu erforschen, zu retten und zu meistern, die für ihre Vorgänger zuvor unmöglich waren.
Schwarmrobotik und ihre Grenzen
In den letzten Jahren hat die sogenannte „Schwarmrobotik“ große Aufmerksamkeit bei Forschern (und dem Militär, wie es leider passiert). Bei diesem Ansatz kommen kleine Luft- oder Bodenroboter zum Einsatz, die autonom oder als Teil einer Gruppe identischer Bots arbeiten und ihre Bewegungen zur Erledigung einer Aufgabe koordinieren können. Roboterschwärme könnten in vielfältigen Anwendungen eingesetzt werden, von der Suche nach Überlebenden in Katastrophengebieten bis hin zur Erkundung gefährlicher Umgebungen oder sogar anderer Planeten.
Bei herkömmlichen Landrobotern gibt es jedoch häufig Einschränkungen bei der Schwarmbildung. Im Gegensatz zu Luft- und Unterwasser-Bots, die sich sowohl horizontal als auch vertikal bewegen und dreidimensionale Konfigurationen bilden können, sind terrestrische Roboter eingeschränkt. Sie können sich nur mit horizontalen Bewegungen und der Erzeugung zweidimensionaler Formen befassen. Darüber hinaus können sich die meisten bisher entwickelten experimentellen Modelle nur auf glatten, flachen Oberflächen bewegen, was ihre möglichen Anwendungen weiter einschränkt.
Biomimikry steht immer über allem: die White-Jade-Schnecken
Um diese Hindernisse zu überwinden, hat das Forscherteam unter der Leitung von DaZhao Er ließ sich von der Natur inspirieren, insbesondere von den Landschnecken aus der Weißen Jade. Dank ihrer viskosen Basis sind diese Schnecken in der Lage, sich auf verschiedenen Oberflächen zu bewegen. Sie können aber auch anhalten und bei Bedarf durch Saugen eine viel stärkere Verbindung herstellen. (Ich verlinke die Studie hier).
Die von chinesischen Forschern entwickelten Robo-Schnecken ahmen diese Eigenschaften nach. Jeder Roboter ist mit einer Kugelschale aus ferromagnetischem Eisen ausgestattet, in der sich eine Batterie, ein Mikroprozessor und weitere elektronische Komponenten befinden. Auf der Unterseite der Schale sind Gummiketten mit eingebauten Magneten montiert, ähnlich wie bei Panzern. Schließlich wird ein ausfahrbarer Saugnapf zwischen den beiden Schienen positioniert.
Zwei Bewegungsmodi für mehr Vielseitigkeit
Robo-Schnecken können sich in zwei verschiedenen Modi bewegen. Im „Freimodus“ bleibt der Saugnapf zurückgezogen und stromlos, sodass der Bot nur mit seinen Ketten sowohl auf glattem als auch auf unebenem Gelände navigieren kann. In die Schienen eingelassene Magnete ermöglichen es den Robo-Schnecken außerdem, auf die Schneckenhäuser der anderen zu klettern.
Sobald der Roboter in Position ist, kann er durch Ausfahren und Aktivieren des Saugnapfes in den zweiten Modus, den „Starkmodus“, wechseln. Auf diese Weise haftet der Saugnapf fest an der Hülle des anderen Roboters und verbindet die beiden Bots stabil. Das Robotergehäuse kann sich jedoch immer noch relativ zum Saugnapf drehen, sodass er an Ort und Stelle schwenken kann, ohne die Haftung zu verlieren.
Roboterschnecken: Feldtests und mögliche Anwendungen
Bei Outdoor-Tests zeigten Schwärme von Robo-Schnecken, dass sie zusammenarbeiten können, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen, etwa Felsvorsprünge zu erklimmen, Lücken zu überqueren und einen einzigen Roboterarm zu bilden. Obwohl die Bots in diesen Experimenten ferngesteuert wurden, hoffen die Forscher, dass sie diese Aufgaben in Zukunft autonom erledigen können.
Die potenziellen Anwendungen dieser von Schnecken inspirierten Roboterschwärme sind vielfältig. Sie könnten eingesetzt werden, um lebensfeindliche oder schwer zugängliche Umgebungen wie Katastrophengebiete oder andere Planeten zu erkunden, nach Überlebenden zu suchen oder Informationen zu sammeln. Ihre Fähigkeit, zusammenzukommen und dreidimensionale Strukturen zu bilden, eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Konstruktion und Manipulation von Robotern.
Ein Durchbruch in der terrestrischen Schwarmrobotik
Die von Da Zhaos Team entwickelten Robo-Schnecken stellen einen bedeutenden Durchbruch in der terrestrischen Schwarmrobotik dar. Inspiriert von einem scheinbar ungeeigneten Organismus wie der Schnecke haben diese Forscher gezeigt, dass es möglich ist, die Einschränkungen traditioneller Landroboter zu überwinden und Schwärme zu schaffen, die in der Lage sind, komplexe Aufgaben in rauen Umgebungen zu bewältigen.
Wenn sich diese Systeme weiterentwickeln und verfeinern, könnten wir eine neue Generation terrestrischer Roboter erleben, die in der Lage sind, auf bisher unmögliche Weise zu erforschen, zu retten und zu arbeiten. Dies ebnet den Weg für eine Zukunft, in der maschinelle Zusammenarbeit und Inspiration aus der Natur eine immer zentralere Rolle spielen werden.
