2023 Autor: Bryan Walter | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-24 23:09
Forscher der Eidgenössischen Polytechnischen Schule Lausanne und der Universität Lausanne haben herausgefunden, dass sechsbeinige Roboter, anstatt sich den Gang von Insekten auszuleihen, ihre Beine bei horizontaler Bewegung effizienter neu anordnen können. Die Forschung wird in Nature Communications veröffentlicht.
Bei der Entwicklung von Laufrobotern lassen sich Entwickler oft von vorgefertigten Lösungen aus der Natur inspirieren. Zum Beispiel verwenden Hexapoden (sechsbeinige Roboter) am häufigsten einen von Insekten geborgten dreibeinigen Gang - zwei Beine werden gleichzeitig auf einer Körperseite und ein Bein auf der anderen Seite neu angeordnet. In einem neuen Artikel versuchten Wissenschaftler herauszufinden, ob es einen optimaleren Gang für Roboter gibt und wovon der Gang lebender Insekten abhängt.
Zunächst testeten die Autoren der Studie mögliche Gangveränderungen von Insekten und Robotern, indem sie diese in einem Simulator simulierten. Nach dem Testen eines Modells einer Fliege und eines Hexapoden kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es nur um das Anhaften der Beine von Insekten geht. Es stellte sich heraus, dass der zweibeinige Gang bei horizontaler Bewegung schneller ist (jeweils nur zwei Beine berühren die Oberfläche). Wenn wir „Sohlen“hinzufügen, die an der Oberfläche haften, was beispielsweise beim Bewegen auf vertikalen Flächen wichtig ist, wird der von Insekten verwendete Dreibeingang effektiver.
Um ihre eigenen Berechnungen zu testen, nahmen die Forscher einen sechsbeinigen Roboter und testeten die Bewegungsgeschwindigkeit mit verschiedenen Gangarten. Es stellte sich heraus, dass sich ein Roboter auf einer ebenen Fläche mit einem zweibeinigen Gang im Durchschnitt 25 Prozent schneller fortbewegt, als wenn er drei Beine gleichzeitig auf den Boden stellt.
Der dreibeinige Gang (oben) auf einer horizontalen Fläche ist langsamer als der zweibeinige Gang (unten).
Die Wissenschaftler beschlossen auch, die Wirkung der Adhäsion auf den Gang von Insekten zu testen, für die sie rutschige Polymer-"Stiefel" herstellten, die ihre Füße bedeckten. Es stellte sich heraus, dass Fliegen in diesem Fall beginnen, sich an Adhäsionsänderungen anzupassen, und auf einer horizontalen Oberfläche versuchen sie anstelle eines dreibeinigen Gangs, nur zwei Beine gleichzeitig zu setzen, was wiederum die erhaltenen Ergebnisse bestätigte am Simulator - die Adhäsion wirkt sich direkt auf die Effizienz des Gangs aus.
Sie experimentierten bereits mit dem Gang von Hexapoden – 2015 brachte ein internationales Entwicklerteam aus Frankreich und den USA sechsbeinigen Robotern das Hinken bei, um sich an beschädigte Gliedmaßen anzupassen. Infolgedessen erreichte der Roboter, nachdem er die Kontrolle über eines der "Beine" verloren hatte, nach 40 Sekunden Lernen "durch Versuch und Irrtum" bis zu 96 % seiner ursprünglichen Geschwindigkeit.
