Schlangen-Roboter schlängelt für Atommüll und ähnliches

Bislang kannte man Roboter primär als eine Art Miniatur-Nachbau eines Menschen. Doch jetzt kommen die Schlangen-Roboter! Sie sehen aus wie Giftschlangen und bewegen sich wie Giftschlangen. Doch ihr Ziel ist (noch) nicht das Versprühen von Gift, sondern sie sollen schlängelnd helfen:

Der Einsatz der Roboter-Schlange könnte künftig im Bereich der Inspektionen von gefährlichen Abfällen - wie Atommüll oder ähnliches - liegen, aber auch in der Erkundung von alten Pyramiden oder dunklen Höhlen, Kellergefilden oder Gängen. Berühmt ist die nordamerikanische giftige Klapperschlange Crotalus cerastes dafür, dass sie riesige Sanddünnen, auch steile Sandberge heraufschlängeln kann, ohne im Treibsand herunterzurutschen. Dieses Kunststück vermag in dieser Perfektion keine andere Schlange.

Ein schlangenartiger Roboter fasziniert die Wissenschaftler aus mehreren Gründen. Zuvorderst beruht dies vor allem auf der Tatsache, dass eine Robertschlange keine Beine mehr hat, auch keine Räder oder Ketten.

All diese Fortbewegungsmittel haben schnell ihre Grenzen im Erkunden von Umgebungen erreicht: Ein Zweibeiner-Roboter würde im Wasser bald sinken und beim Baumklettern Probleme bekommen. Das gleiche gilt für Roboter, die Räder oder Ketten als zentrales Mittel der Fortbewegung einsetzen. In aller Regel können diese Roboter eben nur in einer Disziplin überdurchschnittliche Leistungen zu Tage bringen. Eine Schlange kann hingegen alles Mögliche: Klettern, schwimmen, tauchen, in engste Gefilde sich hineinwinden.

Insgesamt 54 Studien wurden bislang an Schlangen-Robotern durchgeführt. Dabei kamen unterschiedlichste Szenarien auf glitschigen Sand-Dünen zum Einsatz - verfolgt von einer High-Speed-Kamera. Man weiß, dass die nordafrikanische Dünen-Klapperschlange sich in einer schlängelnden perfekten Seitwärtsbewegung eine glitschige Sanddüne hinauf oder hinunter bewegt. Dabei ist ihr Kopf nach oben geneigt, der Rest des Körpers bewegt sich horizontal am Hang.

Ein Forscher des Schlangen-Roboter-Entwicklungs-Teams - Daniel Goldman vom Georgia Institute of Technology in Atlanta - erklärte das so: "Die Schlangen neigen dazu, die Menge des Körper in Kontakt mit der Oberfläche auf dem Sand zu jedem Zeitpunkt so zu verlagern, damit das seitliche Schlängeln in einem jeweils angepassten Neigungswinkel möglich ist".

Ähnliche Erkenntnisse nahm Howie Choset, Professor am Robotics Institute der Carnegie Mellon University in Pittsburgh zur Grundlage, um an der Entwicklung eines perfekten Schlangen-Roboters mitzuwirken. Dennoch räumte er ein, dass es seit Jahren "eine Menge Ärger auf sandigen Pisten" gegeben habe, beim Versuch einen perfekten Schlangen-Roboter zu bauen.

Als zentrales Problem scheint sich bislang die perfekte glatte Muskelmasse von lebenden Schlangen herauszustellen. Erst sie ermöglicht es der nordamerikanischen Klapperschlange Crotalus cerastes perfekt auf bergigen glitschigen Sand-Dünen sich fortzubewegen. Die Mischung als Leichtigkeit und mächtiger Angepasstheit an schwierigste Natur-Gegebenheiten kann bislang immer noch nicht ganz perfekt nachgebaut werden:

Eines scheint derzeit deutlich zu werden: Ohne weitere intensive Forschung und Entwicklungsarbeit im Zusammenspiel zwischen Biologen und Robotik-Technikern wird der perfekte Schlangen-Roboter noch Zukunftsmusik bleiben. Das scheint auch Auke Ijspeert, der Leiter des Laboratory BioRobotics an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) so zu sehen. Er war an der Schlangen-Studie in den USA beteiligt.

Die Studie zum Schlangenroboter wurde bereits am 9. Oktober in der Fachzeitschrift Science auch online publiziert. Allerdings ist der Schlangenroboter nicht der erste Roboter, welcher Tieren nachempfunden worden ist - so gibt es ähnliche Versuche vom Schmetterling bis hin zu Vierbeinern. Basis all dieser Forschung ist es, menschliche Probleme zu lösen, indem man vom Tierreich abschaut. Der Fachbegriff hierfür lautet "biomimicry" oder "biomimetics".