Neuer Roboter beherrscht rasche Fortbewegung auf losem Sand

21. März 2013, 21:01
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Geländegängiger Mechanismus nach tierischen Vorbildern könnte Entwicklung von künftigen Mars-Robotern beeinflussen

Atlanta/Washington - Der Roboter, den US-Wissenschafter nun vorgestellt haben, hat wenig gemein mit den oft behäbigen Geräten auf Rädern oder Ketten, die für den Einsatz im Gelände konzipiert sind. Der speziell für körnige oder instabile Untergründe konstruierte Laufroboter huscht beinahe so flink wie eine Eidechse über den Wüstensand. Die Neuentwicklung könnte Grundlage für Roboter bei zukünftigen Marsmissionen werden.

Chen Li, Tingnan Zhang und Daniel Goldman von der School of Physics am Georgia Institute of Technology (Atlanta) analysierten zunächst, wie die Bewegung über körnige und instabile Oberflächen wie Sand oder Kies allgemein verläuft. Basierend auf diesen Erkenntnissen entwickelten sie einen sechsbeinigen Roboter, der eine Fläche aus trockenen, losen Körnern gut bewältigt.

Video: Die Computersimulation zeigt, wie der Roboter sich auf sandigem Marsterrain fortbewegen würde.

Insekten und Reptilien als Vorbilder

Die US-Wissenschafter erläutern im Fachjournal "Science", dass eine Bewegung über Sand und Erde, durch Matsch, Gras und andere "flüssige Untergründe" komplexer sein kann als eine Bewegung durch Luft oder Flüssigkeiten. Um die optimale Form der Beine und die richtige Schrittfrequenz für das Durchqueren eines solchen instabilen Gebietes zu ermitteln, erfassten Li und seine Kollegen Daten aus der Natur. Sie berücksichtigten bisherige Arbeiten über Insekten und Reptilien wie etwa zum Zebraschwanzleguan und nutzen Computersimulationen.

Nach Messungen der Auftriebs- und Widerstandskräfte, die auf jedes Roboter-Bein in jeder Bewegungsphase anders einwirken, einigten sich die Wissenschafter auf einen speziellen Roboter-Typ, der jeden Schritt zu optimieren scheint. Dabei spielte vor allem auch die Form der Roboterbeine eine Rolle. Die Forscher fanden heraus, dass nach vorne gebogene, rotierende Beine besonders gut funktionierten. "So lange die Beine konvex sind, erzeugt der Roboter einen großen Auftrieb und einen kleinen Luftwiderstand und kann deshalb schnell gehen", erläuterte Daniel Goldman. Werde die Form der Beine verändert, zu einer konkaven Form oder zu einem ganz geraden Bein, nehme die Leistungsfähigkeit des Laufroboters ab.

Mehr Bewegungsfreiheit für Marsroboter

"Die Bewegung von Robotern über raue oder instabile Oberflächen ist eine außerordentliche Herausforderung", schreibt Melany Hunt vom California Institute of Technology (Caltech, Passadena) in ihrem begleitenden "Science"-Kommentar. Die Studie liefere auch ein besseres Verständnis zum komplexen Untergrund, den Roboter bewältigen sollen. Der neue Roboter gehe noch nicht so effizient wie Tiere, aber die Studie könne helfen, die Leistung von Rovern und Laufrobotern zu verbessern. Das käme zum Beispiel der Entwicklung von Mars-Robotern zu Gute.  (APA/red, derStandard.at, 21.03.2013)

  • Daniel Goldman und Chen Li vom Georgia Institute of Technology mit ihrem flinken Sandläufer.
    foto: georgia tech/gary meek

    Daniel Goldman und Chen Li vom Georgia Institute of Technology mit ihrem flinken Sandläufer.

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