Robo-Schwarm nimmt Hürden wie Ameisen
University of Notre Dame: Gedruckte Vierbeiner schaffen gemeinsam, was einer nicht könnte
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Gemeinsam krabbeln: So kommen Roboter optimal weiter (Foto: nd.edu) |
Notre Dame (pte002/20.10.2021/06:05)
Krabbeln wie ein Ameisenschwarm: So können kompakte vierbeinige Roboter aus dem 3D-Drucker Hindernisse bewältigen, die für einen allein nicht zu schaffen wären. Das zeigen Yasemin Ozkan-Aydin, Professorin für Elektrotechnik an der University of Notre Dame http://nd.edu und Kollegen, in einer Studie in „Science Robotics".Wie die Insektenvorbilder verbinden sich die Roboter dazu quasi zu einem größeren Ganzen, das mehr Möglichkeiten hat.
Schwarm in engem Kontakt
„Wenn Ameisen Dinge sammeln oder transportieren und eine auf ein Hindernis stößt, arbeitet die Gruppe zusammen, um dieses Hindernis zu überwinden. Wenn es eine zum Beispiel eine Lücke im Pfad gibt, bilden sie eine Brücke, die andere Ameisen überqueren können – und das ist die Inspiration für diese Studie", erklärt Ozkan-Aydin. Denn wenngleich auf Beinen dahinkrabbelnde Roboter für raues Gelände und beengte Umgebungen geeignet sind, in der Praxis stößt ein einsamer Roboter ebenso leicht auf unüberwindbare Hindernisse wie eben eine einzelne Ameise.
Die Forscher zeigen, wie sich mehrere ihrer 15 bis 20 Zentimeter großen vierbeinigen Roboter bei Bedarf physisch miteinander verbinden können, um ein Hindernis gemeinsam doch zu nehmen. Möglich machen das ein Lichtsensor vorne und zwei magnetische Berührungssensoren vorne und hinten. „Man braucht keine weiteren Sensoren, um Hindernisse zu erkennen, da die Flexibilität in den Beinen dem Roboter erlaubt, sich einfach daran vorbei zu bewegen", sagt Ozkan-Aydin. Falls er aber doch irgendwo hängen bleibt, ruft er mit einem Signal andere Mitglieder des Schwarms herbei – denn das Kollektiv kommt dann doch mit dem Hindernis klar.
Akku-Hürde
Die Studie zeigt also, dass kostengünstige Roboter aus dem 3D-Drucker nicht zuletzt dank echtem Schwarmverhalten beispielsweise für Katastrophenhilfe, Planetenforschung oder Umwelt-Monitoring interessant sein könnten. Allerdings müsse das Design noch verbessert werden, so Ozkan-Aydin. Neben Optimierungen an Steuerung und Sensorik gibt es dabei vor allem eine Hürde. „Für funktionelle Schwarmsysteme muss die Akkutechnologie verbessert werden", erklärt die Elektrotechnikerin. Es bedürfe kompakter Zellen, die möglichst über zehn Stunden halten. „Andernfalls ist der Einsatz eines solchen Systems in der realen Welt nicht nachhaltig."
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