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pte20200121015 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Roboter erlaubt Klettern wie Spider-Man

Saugglocke mit Wasserdichtung hält laut Wissenschaftlern auch auf rauen Oberflächen


Kletter-Test: einmal die Betonwand hoch (Foto: Xin Li & Kaige Shi/AIP)
Kletter-Test: einmal die Betonwand hoch (Foto: Xin Li & Kaige Shi/AIP)

Washington/Hangzhou (pte015/21.01.2020/11:30) - Forscher der Zhejiang University http://www.zju.edu.cn/english haben eine Vakuum-Hafteinheit entwickelt, mit der Roboter oder Menschen wie Spider-Man die Wände hochklettern können. Im Gegensatz zu bisherigen Vakuum-Haftglocken verliert die Neuentwicklung auch auf rauen Oberflächen nicht den Halt. Möglich macht das eine Art Wasserdichtung, die verhindert, dass das Vakuum bei Oberflächenunebenheiten leckt.

Vakuum bei rauen Bedingungen

Vakuum-Saugglocken sind ein Ansatz, wie Mensch oder Maschine an Gebäuden hochklettern können. Doch bislang klappt das nur an sehr glatten Oberflächen wie Glasfassaden, während schon etwas gröberer Beton Probleme macht. "Das schwierigste Problem sind Vakuumlecks, durch die die Haftung versagt", erklären die Forscher in "Physics of Fluids". Gerade auf rauen Oberflächen, wo aufgrund der vielen Unebenheiten relativ leicht Luft unter eine Saugglocke gelangen kann, ist dem mit bisherigen Ansätzen kaum beizukommen.

Das Team von Xin Li und Kaige Shi setzt nun auf einen schnell rotierenden Wasserstrom zwischen der Oberfläche und der Saugglocke. Dieser dient praktisch als Wasserdichtung, die sich flexibel auch an raue Oberflächen anpassen kann und den Druckunterschied am Rand des Vakuumbereichs ausgleicht. So hält die Saugglocke beispielsweise auf einer normalem Betonwand dicht. "Es gibt diverse Anwendungen für dieses Design, aber wir denken, kletternde Roboter werden die nützlichsten sein", sagt Li.

Erste Tests erfolgreich realisiert

Eben das haben die Forscher bereits getestet. So konnte ein 16,5 Kilogramm schwerer Roboter eine Nutzlast eine unebene Fliesenwand hinauftragen. Die maximal mögliche Nutzlast war dem Team zufolge 43,5 Kilogramm. Ein knapp 68 Kilogramm schwerer Mann konnte mit zwei tellergroßen Hafteinheiten eine Wand hinaufsteigen. "Im Vergleich zu anderen Kletterrobotern erzielt unsere Hafteinheit eine überraschend bessere Performance", meint Li.

Ein praktisches Problem ist derzeit noch der Wasserverbrauch. Dieser ist bislang so hoch, dass der Kletterroboter über einen dünnen Schlauch mit Wasser versorgt werden muss. Li zufolge will das Team nun daran arbeiten, den Verbrauch zu senken, damit ein Roboter auch längere Zeit mit einem selbst mitgeführten Wasservorrat auskommen kann.

"Vacuum suction unit based on the zero pressure difference method": http://bit.ly/2ujlaSy

(Ende)
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