Teamarbeit wie Ameisen 18.03.2016, 11:28 Uhr

17 Gramm leichte Mikroroboter ziehen 1,8 Tonnen schweres Auto

Diese sechs Mikroroboter sind wie Ameisen: mit 17 Gramm unglaublich leicht, aber bärenstark. Die sechs Leichtgewichte haben gemeinsam ein Auto gezogen, das 1,8 Tonnen wiegt. Das Geheimnis, das die Mikroroboter zum Herkules macht, kommt aus der Natur: Sie haben Bodenhaftung wie Geckos.

Man mag es kaum glauben: Diese sechs Miniroboter – jeder 17 Gramm leicht – ziehen gemeinsam ein 1,8 Tonnen schweres Auto.

Man mag es kaum glauben: Diese sechs Miniroboter – jeder 17 Gramm leicht – ziehen gemeinsam ein 1,8 Tonnen schweres Auto.

Foto: Stanford Universität

Man mag es kaum glauben: Diese sechs Miniroboter – jeder 17 Gramm leicht – ziehen gemeinsam ein 1,8 Tonnen schweres Auto.

Foto: Stanford Universität

Foto: Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Gemeinsam sind die sechs insektenähnlichen Roboter, die gerade 102 Gramm Gesamtgewicht auf die Waage bringen, zu Großem fähig. In einem Versuch der kalifornischen Stanford University ziehen die Winzlinge ein 1,8 Tonnen schweres Auto über einen Betonboden langsam hinter sich her. Übertragen auf menschliche Größenverhältnisse wäre das so, als ob ein Team aus sechs Leuten den Eiffelturm plus drei Freiheitsstatuen bewegen könnte.

Starke und kontrollierbare Haftschicht wie bei den Geckos

Die Entwickler der kleinen Kraftprotze forschen im Labor für Biomimetik der Stanford University und haben sich einiges aus der Natur abgeschaut, um die beeindruckende Zugkraft zu erreichen. Ähnlich wie Ameisen, die das 100-fache ihres eigenen Gewichtes tragen können, sind auch die einzelnen Mikroroboter superstark, beziehungsweise sogar noch stärker als Ameisen. Sie sind in der Lage das 2000-fache ihres Eigengewichtes hinter sich her zu ziehen.

David Christensen (l.) und Kollege Elliot Hawkes von der Standford Universität beobachten, wie ein Mikroroboter samt Schlüsselanhänger einen Wand hochklettert.

David Christensen (l.) und Kollege Elliot Hawkes von der Standford Universität beobachten, wie ein Mikroroboter samt Schlüsselanhänger einen Wand hochklettert.

Foto: Greg Campbell/Standford Universität

Dabei hilft ihnen eine starke und kontrollierbare Haftschicht unter ihren sechs Beinchen, die die Wissenschaftler sich von den Geckos abgeschaut haben, die bekanntlich mühelos in der Vertikalen unterwegs sind. Die Haftungseigenschaft können die Mikroroboter – und das ist entscheidend – je nach Bedarf an- und abschalten. Wird der haftende Untergrund benötigt, zieht sich dessen Oberfläche scherenartig zusammen und „klebt“ deshalb am Boden fest. Sobald der Scheren-Mechanismus sich öffnet, geht auch die Haftung verloren.

Mit Teamarbeit bewegen Ameisen große Objekte

Nun kommen erneut die Ameisen ins Spiel, denn sie sind nicht nur einzeln stark, sondern auch in der Lage, gemeinsam verhältnismäßig riesige Objekte wie Äste oder Tausendfüßler wegzuschleppen. Das kann nur in ausgeklügelter Teamarbeit funktionieren.

Die kleinen Roboter können durch die enorme Haftung bis zum 2000-fachen ihres Eigengewichts ziehen. Der Roboter auf dem Bild wiegt nur 12 g und zieht ein Gewicht von 21 kg.

Die kleinen Roboter können durch die enorme Haftung bis zum 2000-fachen ihres Eigengewichts ziehen. Der Roboter auf dem Bild wiegt nur 12 g und zieht ein Gewicht von 21 kg.

Foto: Karen Ladenheim/Stanford Universität

Bei der Beobachtung solcher Ameisenteams fiel den Wissenschaftlern auf, dass die Tiere längere Ketten bildeten zur Unterstützung ihrer Kollegen, die mit dem Objekt selbst direkt in Verbindung standen. Die Gesamtstärke des Teams wurde vor allem dadurch erhöht, dass jede der beteiligten Ameisen simultan drei ihrer sechs Beine benutzte.

„Indem wir die Dynamik des Teams und nicht nur des Individuums berücksichtigt haben, konnten wir unser Team von Mikrorobotern nach dem Vorbild der Ameisen bauen“, erklärte David Christensen vom Biomimetiklabor in einem Interview mit der New York Times. Im Mai wollen Christensen und seine Kollegen ihre Forschungsergebnisse bei der International Conference on Robotics and Automation in Stockholm vorstellen.

Dank keilförmiger Mikrostrukturen aus dem Kunststoff Polydimenthylsiloxan haften die Gecko Gloves an der Glasoberfläche. An den Pads sind lange Stangen mit Fußplatten befestigt. 

Dank keilförmiger Mikrostrukturen aus dem Kunststoff Polydimenthylsiloxan haften die Gecko Gloves an der Glasoberfläche. An den Pads sind lange Stangen mit Fußplatten befestigt. 

Foto: Stanford University

Christensen und sein Kollege Elliot Hawkes forschen schon lange am Gecko-Prinzip. 2014 haben sie Haftflächen vorgestellt, mit denen Menschen an glatten Fassaden hochklettern sollen. Ein Technik, die auch die US Army interessiert: Die will künftig ihre Soldaten senkrechte Wände hochkrabbeln lassen. 

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