Anzeige
Anzeige
1 Monat GRATIS testen, danach für nur 9,90€/Monat!

Skurril

Tote Spinnen als Greifwerkzeuge

Eine tote Wolfsspinne wird zum Greifen eines Elektronikbauteils eingesetzt. © Preston Innovation Laboratory/Rice University

„Nekrorobotik“ – so nennen Forscher eine neue Technologie mit Gruselfaktor: Sie verwandeln tote Spinnen in Greifwerkzeuge, indem sie ihnen gleichsam erneut Leben einhauchen. Durch feine Druck-Manipulationen bringen sie die Arme der kleinen Kadaver dazu, sich zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise lassen sich Objekte sanft, aber dennoch mit beachtlicher Haltekraft packen und anheben. In dem skurrilen Konzept steckt Anwendungspotenzial im Bereich der Technik sowie Biologie, sagen die Wissenschaftler.

Oft steht die Natur bei Neuentwicklungen in der Robotik Pate: Forscher lassen sich von den ausgeklügelten Konzepten verschiedener Tierarten inspirieren, um technische Systeme mit neuen Fähigkeiten auszurüsten. Statt Kunststoffen, Metallen und Elektronik kommen dabei immer häufiger auch unkonventionelle Materialien und Antriebssysteme zum Einsatz. Der Entwicklung solcher Innovationen in der Robotik widmet sich auch das Team um Daniel Preston an der Rice University in Houston. „Wir nutzen chemische Reaktionen, Licht und Pneumatik als Antriebssysteme sowie alle möglichen Materialien wie Hydrogele, Elastomere oder Textilien als strukturelle Elemente“, sagt Preston. Bei dem neuen Konzept ist allerdings kein Nachbau der natürlichen Mechanik nötig – die Wissenschaftler nutzen sie direkt.

Eine eingerollte Spinne lieferte die Idee

Wie sie berichten, stand am Anfang der Entwicklungsgeschichte ein Zufall: „Wir räumten gerade Sachen im Labor um und stießen dabei auf eine tote Spinne mit eingerollten Beinen. So fragten wir uns, warum diese Tiere nach dem Tod diese charakteristische Stellung einnehmen“, sagt Erstautorin Faye Yap. Eine Recherche lieferte dann schnell die Antwort: Im Gegensatz zu Säugetieren, die ihre Gliedmaßen durch die Synchronisierung entgegengesetzter Muskeln bewegen, verwenden Spinnen Hydraulik. Eine Kammer in der Nähe ihres Kopfes wird dabei zusammengezogen, um eine Flüssigkeit zu den Gliedmaßen zu leiten. Durch die Erhöhung des Drucks strecken sie sich dann und wenn er nachlässt, krümmen sich die Beine wieder. „Wenn Spinnen sterben, verlieren sie die Fähigkeit, ihren Körper aktiv unter Druck zu setzen. Deshalb befinden sich ihre Gliedmaßen im eingerollten Zustand“, erklärt Yap.

So kam das Team auf die Idee, diesen Mechanismus in ein Konzept umzusetzen, das sie als Nekrorobotik bezeichnen. „Es zeigte sich, dass Spinnen nach ihrem Tod die perfekten Strukturen für kleine, natürlich abgeleitete Greifer liefern“, sagt Preston. Sie gezielt nutzbar zu machen, ist dabei offenbar erstaunlich einfach. Die Forscher stechen mit einer Nadel in die Druckkammer von frisch verstorbenen Spinnen und befestigte sie mit einem Klecks Sekundenkleber. Über die Nadel spritzen sie dann winzige Mengen Luft in die Kammer und ziehen sie bei Bedarf wieder ab. Dadurch wird das Hydrauliksystem des Bewegungsapparats der Spinnen aktiviert: Die acht Beine lassen sich strecken und dann wieder in den griffigen, gekrümmten Zustand versetzen.

Anzeige

„Zombifizierte“ Spinnen packen zu

Bei Versuchen zeigte sich, dass dieses Verfahren ein effektives Greifsystem hervorbringen kann. Wie die Wissenschaftler feststellten, sind dabei allerdings nicht etwa Vogelspinne und Co am leistungsfähigsten, denn es gilt: Je größer die Spinne, desto geringer ist die Last, die sie im Vergleich zu ihrem eigenen Körpergewicht tragen kann. Gut eignen sich offenbar Wolfsspinnen als nekrorobotische Greifer: Sie können Objekte mit mehr als 130 Prozent ihres eigenen Körpergewichts anheben. Mit den „zombifizierten“ Arachniden hoben die Forscher verschiedenen Objekte an – etwa kleine Elektronikbauteile. Sie loteten dabei auch das Potenzial zur Dauerbelastung aus: „Erst wenn wir uns 1000 Greif-Zyklen nähern, tritt ein gewisser Verschleiß ein. Wir gehen davon aus, dass das mit der Austrocknung der Gelenke zusammenhängt. Möglicherweise könnte sich dies durch das Aufbringen von Polymerbeschichtungen verhindern lassen“, sagt Preston.

Die Wissenschaftler arbeiten nun an der Verfeinerung und Weiterentwicklung ihres Nekrorobotik-Systems. Denn wie sie betonen, handelt es sich nicht etwa nur um eine bizarre Kuriosität – es zeichnet sich interessantes Anwendungspotenzial ab. „Es gibt einige Pick-and-Place-Aufgaben, die wir in Betracht ziehen könnten: Sich wiederholende Aufgaben wie das Sortieren oder Bewegen von Objekten in kleinen Maßstäben und vielleicht sogar Dinge wie die Montage von Mikroelektronik“, sagt Preston. „Eine weitere Anwendung könnte darin bestehen, kleinere Insekten in der Natur zu fangen, da Spinnen von Natur aus getarnt sind“, fügt Yap hinzu. „Außerdem sind Spinnen biologisch abbaubar“, betont Preston. „Wir verursachen also keinen großen Abfallstrom, was bei herkömmlichen Komponenten ein Problem sein kann. Spinnen könnten uns nach ihrem Tod tatsächlich etwas Nützliches liefern“, meint der Forscher.

Quelle: Rice University, Fachartikel: Advanced Science, doi: 10.1002/advs.202201174
http://dx.doi.org/10.1002/advs.202201174

Video: Rice University

Anzeige
Anzeige

Videoportal zur deutschen Forschung

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Dünn|schicht|chro|ma|to|gra|phie  〈[–kro–] f. 19〉 physikal.–chem. Trennverfahren an einem Trägermaterial mithilfe eines Laufmittels, das die zu trennenden Stoffe unterschiedlich weit auf dem Trägermaterial transportiert; oV Dünnschichtchromatografie … mehr

Na|tu|ral|lohn  〈m. 1u〉 (zum Teil) in Naturalien gezahlter Lohn; Sy Naturalbezüge … mehr

Kul|tur|psy|cho|lo|gie  〈f. 19; unz.〉 Teilgebiet der Psychologie, das sich mit dem psycholog. Hintergrund der Kultur(en) befasst

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]
[class^="wpforms-"]