Diese Roboter gehen da hin, wo sich keiner hintraut

Wenn es für den Menschen zu gefährlich wird oder ein Gebiet nur schwer zugänglich ist, könnten in Zukunft Roboter erste Erkundungen sowie Such- und Rettungsaktionen durchführen.

Damit das möglich ist, müssen die mechanischen Retter selbständig Hindernisse überwinden, Steigungen erklimmen oder sich auf unwegsamem Untergrund wie Kies oder Schlamm bewegen können. «Roboter, die durch Räder oder Kettenraupen angetrieben werden, kommen da schnell an ihre Grenzen», sagt Auke Ijspeert, Leiter des Labors für Biorobotik an der ETH Lausanne.

Deshalb sind neue Bewegungskonzepte gefragt. Dazu inspirieren lassen sich Forschende der ETHs Zürich und Lausanne von der Natur: Sie untersuchen die Fortbewegungs-Apparate von verschiedenen Tieren und versuchen, diese nachzubauen.

«Ob kriechen, gehen oder schwimmen, die Tierwelt bietet uns eine Vielfalt an Lösungen», so Ijspeert. Noch sind die mechanischen Nachbildungen im Entwicklungsstadium. Bis in vier Jahren wollen die Roboterbauer aber so weit sein, mit einigen Modellen - etwa dem Roboterhund StarlETH - erste Feldtests durchzuführen.

Wie sein lebendiges Vorbild, der Salamander, kommt auch dieser Roboter der ETH Lausanne an Land und im Wasser zurecht. Auf festem Untergrund bewegt er sich kriechend - selbst über unebene Oberflächen und kleine Hindernisse. So richtig flink wird der mechanische Salamander aber erst im Wasser. Dort klappt er seine Beine an den Körper und gleitet mit schlangenhaften Bewegungen durchs Nass.

Mit rund zwei Kilometern pro Stunde ist er fast so schnell wie ein echter Salamander. Künftig könnten solche amphibischen Roboter bei der Erkundung von Katastrophengebieten nach Erdbeben oder Überschwemmungen eingesetzt werden.

Die Ähnlichkeiten zwischen Salamander und Salamandra sind frappierend. (Video: EPFL)

Für diesen Unterwasserroboter liessen sich Studierende der ETH Zürich von den Bewegungen von Sepien, einer Tintenfischart, inspirieren.

Vier grosse Flossen bewegen sich wellenförmig, ihr Zusammenspiel sorgt gleichzeitig für Antrieb und Steuerung. Dadurch ist Sepios zwar langsamer als von Propellern angetriebene Roboter, aber seine Bewegungen sind präziser: Er schwimmt genau so gut rückwärts wie vorwärts, kann abrupt abbremsen und auch seitwärts schwimmen. Für den Einsatz in Wasserbecken von technischen Anlagen, etwa AKWs, wäre das ein grosser Vorteil.

Sepios überzeugt auch unterwasser. (Video: Youtube/Sepios)

«Cheetah-Cub» heisst der neuste Vierfüsser des Labors für Biorobotik der ETH Lausanne. Zu Deutsch: Gepardenjunges. Ganz so schnell unterwegs wie sein natürliches Vorbild ist der Roboter zwar nicht: Er schafft etwas mehr als fünf Kilometer pro Stunde. Für seine Grösse ist das beachtlich: Der nur ein Kilo schwere Cheetah-Cub legt in einer Sekunde siebenmal seine Körperlänge zurück.

Der Cheetah-Cub ist flink unterwegs. (Video: EPFL)

Nicht ganz so schnell, dafür aber vielseitiger und robuster ist der von der ETH Zürich entwickelte «StarlETH». Er ist einen halben Meter hoch und wiegt 25 Kilo. Auf seinem Rücken kann er weitere 10 Kilo Material tragen - beispielsweise Kameras oder Lasersensoren.

So bewegt sich der StarlETH. (Video: Youtube/StarlETH at ICRRA 2013)

Besonders wichtig bei vierfüssigen Robotern sind die elastischen Antriebssysteme in ihren Beinen, welche die Aufgaben von Muskeln und Sehnen übernehmen. Sie machen die Bewegungen der Roboter geschmeidig und ermöglichen es so, dass sie selbständig Hindernisse überwinden - eine Voraussetzung, um sie in Gefahrengebieten einzusetzen.