Schlängelnde Roboter

Pittsburgh/Wien. Einen Sandhügel hinaufzulaufen, ist eine äußerst anspruchsvolle Angelegenheit. Schritt um Schritt versinken die Füße im Sand, rutschen wieder abwärts und die Waden beginnen ob der Anstrengung mit der Zeit zu brennen. Von Grazie also keine Spur.

Für Wüstenschlangen stellt dies allerdings kein Problem dar. Sie schlängeln sich mit einer speziellen Bewegung, dem sogenannten "Sidewinding", elegant die Sanddünen hinauf. Dabei gleiten sie nicht wie die meisten ihrer Artverwandten mit dem Kopf voran in Serpentinen den Hügel hinauf, sondern befördern sich gekonnt und elegant seitwärts driftend weiter. Obwohl die Schlangen keine Gliedmaßen besitzen, um sich vom Untergrund abzustoßen, kommen sie mit ihrer Art der Fortbewegung problemlos ans Ziel. Die Forschung macht sich diese Technik zunutze, um Roboter zu entwickeln, die sich auf den unterschiedlichsten Untergrundarten fortbewegen können.

"Sidewinding"

Hamidreza Marvi vom Department für Maschinenbau der Carnegie Mellon University in Pittsburgh studierte mit seinem Team im Zoo von Atlanta die Fortbewegung von Seitenwinder-Klapperschlangen. Sie beobachteten, wie tief die Schlangen auf ihrem Weg auf einen Sandhügel im Substrat eindringen, wie viele Bodenkontakte sie haben und wie sich ihr Verhalten ändert, wenn die Steigung zunimmt. Man möchte glauben, dass die Schlangen auf dem gleitenden Granulat ebenso abrutschen wie wir Menschen. Aber genau das tun sie eben nicht. Grubenottern hingegen, die das "Sidewinding" nicht anwenden, purzeln schlichtweg den Hügel hinunter, wie die Forscher beobachteten. Ihr gesammeltes Wissen verfrachteten die Forscher schließlich ins Labor, um künstliche Äquivalente zu entwickeln. Denn die meisten Roboter sind so gebaut, dass sie Laborbedingungen - zumeist ein flacher, harter Untergrund - rollend überwinden können. Doch die Natur hat mehr zu bieten: etwa Sand, Schmutz und Laub.

Die Schlangen bewegen in ihrer Seitwärtswindung nur einzelne Körpersegmente, während andere statisch im Kontakt mit dem Untergrund bleiben. Mit dieser Strategie verhindern sie ein Abgleiten. Je steiler das Gelände wird, umso mehr Körperkontakt zum Sand wenden die Seitenwinder-Klapperschlangen an, so die Forscher in "Science".

Nachdem Marvi mit seinem Team die Beobachtungen bei ihrer Roboterschlange umgesetzt hatten, bewegte sich diese schon viel mehr wie ein echtes Tier. Techniker könnten diese Information eben dazu nutzen, um Roboter zu bauen, die auf fließendem Untergrund effektiver vorankommen.

Ein Highlight der Forschungen ist die Verknüpfung der Fachdisziplinen Biologie, Maschinenbau und Physik. Durch ihre Beobachtungen konnten die Wissenschafter auch mehr über die Bewegungsmöglichkeiten der Tiere in Erfahrung bringen und diese verstehen lernen. In der Folge eröffnet dies die Chance, auch die Fortbewegung des Menschen besser verstehen zu können.