Bionik 14.05.2019, 07:00 Uhr

Roboter lernen das Klettern von Egeln

Roboter, die Wände hochklettern, unterstützen Ingenieure bei diversen Arbeiten an Gebäuden. Wie das funktionieren kann, haben sich Wissenschaftler von Landegeln abgeschaut.

Landegel aus einem Baumstamm

Landegel sind gute Kletterer - und wurden zum Vorbild für Roboter.

Foto: Pieria [Public domain]/Wikimedia Commons

Ingenieure müssen auch unwegsame Stellen erreichen. Kein Wunder, dass Roboter, die sich senkrechte Strecken nach oben und unten bewegen, ein breites Anwendungsspektrum haben. Sie inspizieren Gebäude, machen Aufnahmen von schwer zugänglichen Regionen und können sogar Fehler beheben. Außerdem übernehmen sie Such- und Rettungsaufgaben an Katastrophenorten. Während das Klettern an senkrechten Wänden noch relativ einfach ist, machen Stufen oder Hindernisse in der Praxis Schwierigkeiten. Besonders schwierig ist es für einen Roboter, eine Mauer zu erklimmen und anschließend das Bewegungsmuster zu ändern.

Ingenieure der japanischen Toyohashi University of Technology und der britischen University of Cambridge haben deshalb Leech entwickelt: ein von Landegeln (Haemadipsidae) inspirierter Roboter mit Saugnäpfen und mit einem flexiblen, entlang der Längsachse dehnbaren Körper. Dahinter steckte wie so oft der Zufall.

Leech ahmt flexible Bewegungsmuster nach

„Ich bin auf die Idee im Badezimmer meines Hauses gekommen“, erzählt Ayato Kanada. Er ist Doktorand an der Toyohashi University of Technbionikology und hat das Projekt geleitet. „Der Duschschlauch ist beim Aufdrehen wild geworden, als hätte er ein eigens Leben entwickelt. Dann kam mir die Idee, wenn ich einen Schlauch manipulieren könnte, könnte ich vielleicht einen Roboter mit der dynamischen Bewegung eines Lebewesens bauen.“ Nach eingehenden Recherchen fiel die Wahl der Wissenschaftler auf Landegel als Vorbilder, weil sie ähnliche Bewegungsmuster abbilden.

Recht pragmatisch plünderten die Forscher ein Badezimmer: Im Experiment kommt neben Saugnäpfen tatsächlich auch ein Duschschlauch zum Einsatz. Mit diesen Materialien als Grundstock baute das Team um Kanada einen innovativen Roboter. Gewicht, Flexibilität und Dehnbarkeit des natürlichen Vorbildes erreichten sie über die Schlauchstruktur. Das flexible Rohr wurde S-förmig gebogen und dann an einer Metallplatte fixiert. Ein Zahnrad greift in die spiralförmige Nut auf der Oberfläche des Rohrs. Das flexible Rohr schiebt sich durch die Drehbewegung vor und zurück. Der Roboter besteht aus insgesamt drei Schläuchen, die parallel laufen. Jedes einzelne dieser Bauelemente kann man separat ansteuern. Dabei biegt oder dehnt sich der Körper je nach Bedarf.

Stellenangebote im Bereich Automatisierungstechnik

Automatisierungstechnik Jobs
Stadt Freiburg-Firmenlogo
Techniker / Meister /Ingenieur (a) im Tunnelbetrieb Stadt Freiburg
Freiburg Zum Job 
Stadtwerke Lübeck Gruppe-Firmenlogo
Ingenieur:in Planung, Bau und Betrieb Gas / Wasser / Wärme Stadtwerke Lübeck Gruppe
Lübeck Zum Job 
Staatliches Baumanagement Hannover-Firmenlogo
Ingenieure (m/w/d) für Technische Gebäudeplanung und -ausrüstung der Fachrichtungen Elektrotechnik, Heizung, Lüftung, Sanitär, Kältetechnik sowie Gebäudeautomation Staatliches Baumanagement Hannover
Hannover Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes Niederlassung Nordbayern-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik / Bauingenieur (w/m/d) Ladeinfrastruktur Die Autobahn GmbH des Bundes Niederlassung Nordbayern
Nürnberg Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
bayernweit Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
Nord-Micro GmbH & Co. OHGa part of Collins Aerospace-Firmenlogo
Projekt- / Produktingenieur (m/w/d) Nord-Micro GmbH & Co. OHGa part of Collins Aerospace
Frankfurt am Main Zum Job 
Kutzenberger Wolff & Partner-Firmenlogo
Ausbildung zur Patentanwältin/zum Patentanwalt (w/m/d) und zur/zum European Patent Attorney Kutzenberger Wolff & Partner
Stadtwerke Lübeck Gruppe-Firmenlogo
Referent:in Asset Management Technik - Schwerpunkt Anlageneinsatzplanung Stadtwerke Lübeck Gruppe
Lübeck Zum Job 
B.Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Verpackungsentwicklungsingenieur (w/m/d) Pharma B.Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Fresenius Kabi-Firmenlogo
Instandhalter (m/w/d) Prozesstechnik - API Herstellung Fischöl Fresenius Kabi
Friedberg (Hessen) Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Project Manager (w/m/d) Pre-Development B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
R&D Manager (w/m/d) für die Entwicklung von medizinischen Kunststoffeinmalartikeln B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Max Dörr GmbH Förderanlagen-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) Max Dörr GmbH Förderanlagen
Gemmingen Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen / Ingenieure (w/m/d) für Elektro- bzw. Informationstechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Hamburger Stadtentwässerung AöR ein Unternehmen von HAMBURG WASSER-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik als Projektleiter Hamburger Stadtentwässerung AöR ein Unternehmen von HAMBURG WASSER
Hamburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Projektender Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Stuttgart, Mannheim Zum Job 
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik-Firmenlogo
Technische Betriebsleitung (m/w/d) Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
Aptar Radolfzell GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Industrialisierung Montage (m/w/d) Aptar Radolfzell GmbH
Eigeltingen Zum Job 
KLN Ultraschall AG-Firmenlogo
Werkzeugkonstrukteur Kunststoffverbindungstechnik (w/m/d) KLN Ultraschall AG
Heppenheim (Bergstraße) Zum Job 

Erste Tests verliefen erfolgreich. Leech kletterte problemlos Wände nach oben und hatte auch mit dem Abstieg keine Schwierigkeiten. Durch die Kombination beider Übergänge kann sich der Roboter auf einer zweidimensionalen Wandoberfläche frei bewegen. Sein flexibler Körper gelange ohne Schwierigkeiten über Hindernisse, sagen die Forscher. Um die Hohlraumstruktur des Brauseschlauchs besser zu nutzen, erwägt das Team die Möglichkeit, die Steifigkeit des Schlauchs durch Einfüllen von Flüssigkeit in den Hohlraum zu ändern. Weitere Experimente folgen. Wie Kanada schreibt, habe es sich aber schon jetzt gelohnt, Strukturen der Natur nachzuempfinden.

Aus dem Regenwald ins Labor  

Zum Hintergrund: Das Team hat sich Bewegungsmuster von Landegeln abgeschaut. Die Blutsauger kommen in den feuchten Wäldern Asiens vor und sind – anders als unsere heimischen Blutegel – nicht ständig in sumpfigen Gewässern. Landegel sind hervorragende Kletterer. Sie bewegen sich im Regenwald an Bäumen, aber auch an Wänden von Häusern mühelos entlang. Ihre Körper sind so leicht und weich, dass sie selbst bei einem Sturz aus großer Höhe keinen Schaden erleiden.

Das liegt an einem Mechanismus, der ihre Saugnäpfe auch bei trockener Witterung feucht hält: Das erste Paar dieser Gebilde steht mit einem Harnleiter direkt am vorderen Saugnapf in Verbindung. Über Kapillarkräfte verteilt sich das Sekret auf der Oberfläche. Die hinteren Saugnäpfe werden über spezielle Fortsätze benetzt. Eine weitere Besonderheit sind drehbare Saugnäpfe, mit denn sich die Blutegel schneller im Regenwald fortbewegen können. Ihr Körper ist zudem extrem dehnbar.

Der jetzt entwickelte Roboter „LEeCH“ ist Teil eines großen Konzepts. In der Bionik versuchen Ingenieure, Eigenschaften von Tieren und Pflanzen auf Geräte zu übertragen – mit großem Erfolg. Der Lotus-Effekt an Oberflächen oder Winglets beziehungsweise Sharklets, also gebogene Flügelenden bei Flugzeugen, gehen auf natürliche Vorbilder zurück. Passive Lüftungssysteme sind aus Termitenbauten entlehnt.

 

Mehr zu Bionik

Lesen Sie auch:

Ein Beitrag von:

  • Michael van den Heuvel

    Michael van den Heuvel hat Chemie studiert. Unter anderem arbeitet er für Medscape, DocCheck, für die Universität München und für pharmazeutische Fachmagazine. Seit 2017 ist er selbstständiger Journalist und Gesellschafter von Content Qualitäten. Seine Themen: Chemie/physikalische Chemie, Energie, Umwelt, KI, Medizin/Medizintechnik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.