Kakerlaken waren Vorbild

Rettungs-Roboter CRAM kommt auch durch den kleinsten Schlitz

10.02.16 | Autor / Redakteur: Stefan Parsch, dpa Wissen / Martina Hafner

Komprimierbarer Roboter CRAM mit seinem Vorbild, der Kakerlake: Der handtellergroße Roboter hat einen sehr flexiblen Rückenschild und einen Körper, dessen Bestandteile bei Druck von oben zur Seite ausweichen.
Komprimierbarer Roboter CRAM mit seinem Vorbild, der Kakerlake: Der handtellergroße Roboter hat einen sehr flexiblen Rückenschild und einen Körper, dessen Bestandteile bei Druck von oben zur Seite ausweichen. (Bild: Tom Libby, Kaushik Jayaram, Pauline Jennings, PolyPEDAL Lab UC Berkeley)

Zwängen sich Kakerlaken durch einen 3,2-Millimeter-Spalt, haben sie ihre Körperhöhe auf rund ein Viertel reduziert. Ihr Körper hält dann einem Druck stand, der dem 300-Fachen ihres Körpergewichts entspricht. Von den Fähigkeiten dieser Tiere haben sich amerikanische Wissenschaftler zu einer neuen Art Roboter inspirieren lassen (mit Video).

Kakerlaken sind in der Lage, durch sehr kleine Ritzen zu schlüpfen. Diese Fähigkeit haben Kaushik Jayarama und Robert Full von der University of California in Berkeley genauer untersucht und vermessen. Auf dieser Grundlage entstand ein Prototyp, der sich ebenfalls durch schmale Spalten zwängen kann. Er soll künftig nach Unglücken oder Naturkatastrophen bei der Suche nach Vermissten unter Trümmern helfen.

„Insekten sind die erfolgreichsten Tiere auf Erden“, wird Full in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. „Weil sie fast überall eindringen können, sollten wir sie uns ansehen als Inspiration, wie man einen Roboter baut, der dasselbe kann.“

Jayarama und Full ließen Amerikanische Großschaben (Periplaneta americana) durch genau vermessene Gänge laufen. An einigen Stellen mussten sie durch Ritzen schlüpfen, die nur 6,1 und 3,2 Millimeter hoch waren. Während das erste Hindernis noch in 72 Prozent der Versuche überwunden wurde, waren beim zweiten Spalt nur noch 17 Prozent der Anläufe erfolgreich.

Wenn sich die Kakerlaken durch den 3,2-Millimeter-Spalt gezwängt hatten, hatten sie ihre normale Körperhöhe von 12,5 Millimeter auf rund ein Viertel reduziert. Dabei musste ihr Körper einen Druck aushalten, der dem 300-Fachen ihres Körpergewichts (weniger als ein Gramm) entspricht.

Bei weiteren Versuchen zeigte sich, dass die Schaben sogar mit dem 900-Fachen ihres Körpergewichts belastet werden können, ohne dass sie Verletzungen davontragen.

Beeindruckend ist auch ihre Fortbewegung in der Enge: In sechs Millimeter hohen Gängen laufen die Schaben fast genauso schnell, als wenn die aufrecht rennen können – etwa das Zwanzigfache ihrer Körperlänge (rund 30 Millimeter) pro Sekunde.

Vier Millimeter war die niedrigste Deckenhöhe, in der sich die Kakerlaken noch auf längerer Strecke fortbewegen konnten – bei rund einem Drittel ihrer normalen Körperhöhe. In dieser geduckten Haltung, so stellten die Forscher fest, laufen die Insekten nicht mehr auf ihren Füßen, sondern auf ihren Schienbeinen. Für ihren Roboter entwickelten Jayarama und Full deshalb für ihren Roboter Beine, die beim Laufen ebenfalls nicht allein auf die Füße angewiesen sind.

Video: So vermaßen Berkeley-Forscher die Kakerlaken

Der handtellergroße Roboter CRAM (Compressible Robot With Articulated Mechanisms) hat einen sehr flexiblen Rückenschild und einen Körper, dessen Bestandteile bei Druck von oben zur Seite ausweichen. (siehe auch Video). Der „Bauch“ besteht aus Platten, die sich übereinander schieben können. Durch diese Exoskelett-Konstruktion kann der 75 Millimeter hohe Roboter auch dann noch weiterlaufen, wenn seine Höhe durch äußeren Druck auf 35 Millimeter verringert wird. Die Forscher griffen beim Bau des Roboters auf früher entwickelte Bauteile zurück.

Nach einem Erdbeben müsse geprüft werden, ob Schuttberge stabil und sicher seien, doch die meisten Roboter könnten nicht hineingelangen, betont Robert Full. „Aber wenn es da viele Risse, Schlitze und Kanäle gibt, kann man sich vorstellen, einen Schwarm dieser Roboter hineinzuwerfen, um Überlebende und sichere Einstiegspunkte für Ersthelfer zu suchen.“

Mehr zum CRAM-Projekt bei Berkeley News

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