Kakerlaken als Vorbild für "Quetsch-Roboter"

Sie passen noch durch die kleinsten Ritzen. Credit: Photo by Tom Libby, Kaushik Jayaram and Pauline Jennings, courtesy of PolyPEDAL Lab, UC Berkeley.

Sie sind der Inbegriff widerlichen Ungeziefers, doch biologisch betrachtet sind Kakerlaken faszinierende Spitzenmodelle der Evolution - das hat sich nun erneut gezeigt: Zwei US-Forscher haben Einblicke in die berüchtigte Fähigkeit der Krabbler gewonnen, sich durch enge Ritzen zwängen zu können. Basierend auf den Ergebnissen bauten sie anschließend einen Kakerlaken-inspirierten Roboter, der ebenfalls in gequetschtem Zustand noch enge Zwischenräume passieren kann. Dieses Konzept könnte eines Tages bei Rettungsaktionen zur Suche nach Verschütteten zum Einsatz kommen, sagen die Forscher.

Das Video zeigt den Kakerlaken-inspirierten Roboter der Forscher. Credit: Courtesy of PolyPEDAL Lab, UC Berkeley


Allein die Vorstellung verpasst vielen Menschen eine Gänsehaut: Man schaltet nachts das Licht in der Küche an und die Schaben flitzen in ihre Ritzen. Die Vergleichsweise großen Insekten zwängen sich dabei in Öffnungen, die eigentlich unmöglich winzig erscheinen. Doch nicht nur das: Sie können sich auch im gequetschten Zustand in einem extrem engen Spalt weiter fortbewegen. Wie das der amerikanischen Küchenschabe (Periplaneta americana) gelingt, haben Kaushik Jayaram und Robert Full von der University of California in Berkeley nun durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und weitere Analysen präzise dokumentiert.

Wenn Schaben in Ritzen flitzen...

Es zeigte sich: Durch ihr mit Gelenken versehenes und flexibles Außenskelett ist es den Insekten möglich, in engen Spalten ihre Körperhöhe bis auf die Hälfte zu reduzieren. In diesem gequetschten Zustand sind sie dann immer noch in der Lage, sich mit einer Geschwindigkeit von 20 Körperlängen pro Sekunde in einem engen Schacht fortzubewegen, zeigten die Untersuchungen. Sie halten dabei einen Druck aus, der dem 300-fachen ihres Körpergewichts entspricht. Im gequetschten Zustand streckt das Insekt seine Beine seitlich aus und nutzt Stacheln an den Schenkeln, um zusätzliche Schubkraft zu gewährleisten, berichten die Forscher.

Um dieses Natur-Konzept technisch umzusetzen, entwickelten die Forscher einen etwa handtellergroßen Roboter. Seine Abdeckung ist verformbar und simuliert dadurch die flexible aber dennoch widerstandsfähige Außenhülle der Insekten. Ebenso wie bei diesen, streckt auch der Kakerlaken-Bobo bei Druck seine Beine seitlich aus und kann sich in diesem Zustand noch Vorschub verschaffen. Auf diese Weise kann er durch Gänge krabbeln, die nur die Hälfte seiner ursprünglichen Höhe besitzen, zeigten Tests. "Es handelt sich bisher nur um ein Versuchsmodell - es zeigt aber die prinzipielle Umsetzbarkeit des Konzepts zur Entwicklung von flexiblen Robotern", sagt Jayaram. Die Forscher arbeiten nun daran, ihre technischen Modellen den genialen Natur-Systemen noch weiter anzugleichen.

Potenzial für Rettungs-Technik

Für entsprechende Konzepte gibt es ihnen zufolge spannende Einsatzmöglichkeiten: Soft-Roboter könnten eines Tages vor allem zur Erkundung eingestürzter Gebäude dienen. "Nach Erdbeben müssen Helfer wissen, inwieweit ein Schutt-Areal stabil und sicher ist", sagt Robert Voll. "Ein raffinierter Schwarm Roboter könnte die Risse, Hohlräume und Schächte erkunden und nach Überlebenden suchen, sowie Helfern geeignete Einstiegspunkte für Rettungsaktionen aufzeigen", sagt der Wissenschaftler. Mit dem Quetsch-Konzept der Kakerlaken könnten sie demnach auch in Bereiche vordringen, die herkömmlichen Robotersystemen nicht zugänglich sind.

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