Der neue Roboter fährt auf einer unebenen Oberfläche wie eine Eidechse mit Zebraschwanz. Mit freundlicher Genehmigung von Chen Li, Tingnan Zhang und Daniel Goldman
Die Entwicklung eines Roboters, der sich leicht über lockeres Gelände bewegen kann - beispielsweise über einen Rover, der die Marsoberfläche überqueren soll - stellt eine einzigartige technische Herausforderung dar: Räder versinken häufig in dem, was Ingenieure als „fließfähigen Boden“ bezeichnen (Mischungen aus Sand, Boden, Schlamm und Gras) ).
Angesichts der vielen biologisch inspirierten Innovationen in der Robotik hatte ein Forscherteam von Georgia Tech die Idee, ein Design auf Basis von Wüstentieren wie Zebra-Echsen zu entwerfen, die über eine lockere, sandige Oberfläche krabbeln können, ohne langsamer zu werden. Ihre Bemühungen ermöglichten es ihnen, dieses kleine sechsbeinige Gerät zu schaffen, das in einem heute in Science veröffentlichten Artikel vorgestellt wurde und das auf eine Art und Weise über eine körnige Oberfläche laufen kann, die unheimlich an ein Reptil erinnert.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Chen Li entwarf das Gerät, nachdem es die Fortbewegung verschiedener Kreaturen untersucht und die Leistung verschiedener Arten von Beinen (die sich in Anzahl, Form und Länge unterscheiden) in verschiedenen Umgebungen mathematisch simuliert hatte. Sie hoffen, dass ihre Forschungen die Entwicklung eines Feldes vorantreiben, das sie als "Terradynamik" bezeichnen - genau wie die Aerodynamik die Leistung von Flügelfahrzeugen in der Luft betrifft, werden sie die Bewegung von Fahrzeugen mit Beinen auf körnigen Oberflächen untersuchen.
Bei der Entwicklung ihres Roboters verwendeten sie diese Simulationen, um die exakten Beinlängen, Bewegungsgeschwindigkeiten und Kraftniveaus zu bestimmen, mit denen Geräte über eine lose Oberfläche bewegt werden, ohne dass sie zu tief einsinken. Anschließend druckten sie eine Vielzahl von Beintypen mit einem 3D-Drucker und bauten Roboter, um sie im Labor zu testen.
Eine ihrer interessantesten Erkenntnisse ist, dass für die Fortbewegung auf einer Vielzahl von körnigen Oberflächen, einschließlich Mohn, Glasperlen und natürlichem Sand, dieselben Gestaltungsprinzipien gelten. Ihre Simulationen und realen Experimente ergaben, dass C-förmige Beine im Allgemeinen am besten funktionieren, dass jedoch jede Art von bogenförmigen Gliedmaßen relativ gut funktioniert, da sie das Gewicht des Geräts auf lange (wenn auch schmale) Beinoberflächen verteilen, wenn die Beine kommen im Laufe eines Schrittes mit dem Boden in Kontakt.
Die Forscher fanden heraus, dass C-förmige Gliedmaßen am besten dazu geeignet sind, sich schnell über körnige Oberflächen zu bewegen, sowohl bei Echsen als auch bei Robotern. Gestrichelte, durchgezogene und gepunktete Darstellungen in C und D zeigen die frühen, mittleren und späten Beinpositionen während eines Schrittes. Pfeile geben die Bewegungsrichtungen für bestimmte Beinregionen an. Bild über Science / Li et. al.
Die Anwendungen dieser Art von Forschung sind breit gefächert: Dieser spezielle Roboter könnte, so die Forscher, zu einem nützlichen Such- und Rettungsgerät oder Erkundungsgerät ausgebaut werden, während die aus dem Gebiet der Terradynamik abgeleiteten Prinzipien beim Entwurf von Sonden zur Erforschung anderer nützlich sein könnten Planeten in der Zukunft. Sie könnten Biologen auch helfen, besser zu verstehen, wie sich die Lebensformen hier auf der Erde entwickelt haben, um sich über die Oberfläche unseres Planeten zu bewegen.
