Ein internationales Forscherteam aus Japan, Kanada, Frankreich und federführend Schweizer Forscher des Biorobotics Laboratory der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) gingen der Frage nach, warum bei Wirbeltieren nach Rückenmarksverletzung weiter beweglich bleiben? Entwickelt ist daraus „AgnathaX“ ein schwimmender Roboter, der das Neunauge, einen primitiven aalartigen Fisch, nachahmt. Wie das Tier kann der Robo mittels wellenförmiger Bewegungen schwimmen. Mehrere Motoren betätigen die zehn Segmente, aus denen er besteht, auf die gleiche Weise wie die Muskeln des Körpers des Tieres. Die Kraftsensoren sind seitlich am Körper des Roboters verteilt, ähnlich wie die Neuronen in der Haut des Neunauges, die auf den Wasserdruck reagieren. Entwickelt hat AgnathaX das Biorobotics Laboratory der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) zusammen mit einem internationalen Forscherteam aus Japan, Kanada, Frankreich.

Sensorische Informationen des Nervensystems berücksichtigt

«Mit diesem Roboter wollten wir untersuchen, wie das Nervensystem sensorische Informationen berücksichtigt, um eine bestimmte Art von Bewegung zu erzeugen», sagte Auke Ijspeert, Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften STI der EPFL und Leiter des BIOROB-Labors. «In einem lebenden Organismus ist es kompliziert, dies zu analysieren, da die zentralen und peripheren Komponenten des Nervensystems* im Rückenmark eng miteinander verbunden sind, was es schwierig macht, ihre Dynamik und ihre gegenseitige Beeinflussung zu verstehen.»

Zuverlässigkeit der Fortbewegung

Aus der Beobachtung des künstlichen Neunauges konnten die Wissenschaftler schließen, dass das Zusammenwirken beider Nervensysteme entscheidend für die Zuverlässigkeit der Fortbewegung ist. AgnathaX ist ein langer, aalartiger Roboter, der sich wie ein Neunauge fortbewegt. Er enthält eine Reihe von Motoren, die die zehn Segmente in wellenförmige Bewegungen versetzen, wie es die Muskeln des lebenden Neunauges tun. Der Roboter verfügt auch über seitlich entlang seiner Segmente verteilte Kraftsensoren, die wie die druckempfindlichen Zellen auf der Haut eines Neunauges arbeiten und die Kraft des Wassers erfassen, die auf den Roboter einwirkt.

Erfolgreiche Versuche im Pool

Das Team hat die Bewegungen mit mathematischen Modellen erfasst, um die verschiedenen Komponenten des Nervensystems zu simulieren und seine komplizierte Dynamik besser zu verstehen. "Wir ließen AgnathaX in einem Pool schwimmen, der mit einem Motion-Tracking-System ausgestattet war, damit wir die Bewegungen des Roboters auch real messen konnten", so Laura Paez, Doktorandin am BioRob. Die Steuerungen und Kraftsensoren könnten künftigen Schwimmrobotern helfen, durch Strömungsstörungen zu navigieren und Schäden an ihren technischen Komponenten besser zu kompensieren, so die Forscher. Ein BIOROB-YouTub-Video zeigt Ergebnisse.

Biorobotik-Labor (BIOROB)

Das Biorobotik-Labor (BIOROB) der EPFL entwickelt innovative Roboter, die in der Lage sind, diese Schlüsselaspekte von Tieren nachzubilden. Ihr Schwimmroboter AgnathaX wurde soeben präsentiert.

Quelle: pte/EPFL