Frösche und Schlangen
Die Nasa denkt an für Roboter ungewöhnliche Fortbewegungsarten zur Fernerkundung
Während die Japaner auf zweibeinige Androiden setzen oder Vierbeiner wie Katzen oder Hunde als Spielroboter auf den Markt bringen, denkt die Nasa an andere Modelle, um mit den Fernlingen die schwierigen Fortbewegungsverhältnisse auf anderen Planeten oder Weltraumkörpern lösen zu können. Räder oder Raupen sind nicht immer tauglich, daher sucht man auch sich vorwärts schlängelnde oder springende Roboter zu entwickeln. Mittlerweile gibt es in der Roboterpopulation für künftige Entdeckungsreisen auch einen hüpfenden Frosch oder Frogbot.
Es geht freilich nicht nur um neue Fortbewegungsarten, sondern die künftigen Roboter für ferne Welten sollen auch billig und klein sein, um in Schwärmen eingesetzt werden zu können, so dass der Ausfall eines Roboters nicht die Mission in Frage stellt. Der Frogbot wiegt gerade einmal 1,3 Kilogramm, wird von einem einzigen Motor angetrieben, ist mit einer Videokamera, Solarsegeln, Sensoren und einem Computer ausgestattet, der ihn selbständig steuern kann.
"Hüpfen ist in Umgebungen mit einer geringen Schwerkraft eine effizientere Art der Fortbewegung", erklärt Paolo Fiorini vom Jet Propulsion Laboratory, an dem der Roboter zusammen mit dem California Institute of Technology entwickelt wurde. Daher könnte Frogbot nicht nur zur Erforschung von Planeten, sondern auch von Kometen oder Asteroiden eingesetzt werden.
Wirklich wie Frosch sieht der Hüpfer auch nicht aus, der gerade einmal ein Bein besitzt. Zwischen den Gelenken befindet sich eine Feder, die "Gelenke" auseinander drückt, wodurch der Robot losspringt: immerhin unter irdischen Bedingungen 1,9 Meter weit, auf dem Mars könnten dies schon 6 Meter sein. Die große Schwierigkeit ist nur noch, wie man den Hüpferling zielgerecht navigieren kann, der zwar in unwegsamen Gelände besser als die bislang eingesetzten Rover zurecht kommen kann, aber doch, je nach Startort und Lage, recht unvorhersehbar losspringt - und landet. Robust müssten die Erkundungshüpfer jedenfalls schon sein, wenn sie möglicherweise in ein paar Jahren soweit entwickelt sind, dass sie eingesetzt werden könnten. Die Wissenschaftler wollen jedenfalls auch andere Versionen entwickeln, die auf unterschiedlichstem Gelände klar kommen oder gar zusätzlich senkrechte Wände hochklettern können.
Aber hüpfende und springende Kleinroboter sind, abgesehen von vier- oder mehrbeiniger Bewegung, wahrscheinlich, was die Steuerung und Sicherheit anbelangt, einer anderen Fortbewegungsart unterlegen: dem Schlängeln. Das nämlich hat eine ganze Reihe von Vorteilen, wenn es um die Bewegung auf Oberflächen geht. Da der Schwerpunkt niedrig liegt, ist ein sich schlängelnder Roboter stabiler und weniger umsturzgefährdeter als mit Rädern oder Beinen ausgestattete Roboter. Schlangenroboter können sich überdies in lockere Erde hineinbohren, sich in Spalten und Löchern bewegen und sogar bei geringer Schwerkraft springen. Ein weiterer Vorteil ist, dass ihre einzelnen Segmente billig und redundant sind, also dass der Verlust oder die Beschädigung eines Segments noch nicht das Ende des Roboters bedeuten muss. Daher inkorporiert er gewissermaßen das erstrebte Schwarmprinzip. Eingeschlossen in eine "Haut" können die mechanischen Segmente gegenüber chemischen, mechanischen oder thermischen Einwirkungen relativ gut geschützt werden.
Allerdings ist die Bewegung selbst gegenüber dem hüpfenden Roboter schwieriger technisch zu realisieren. Notwendig ist ein taktiles und sensorisches Feedback, damit die einzelnen Segmente koordiniert "schlängeln" und eine Vorwärtsbewegung ergeben. Gleichwohl sind die Schlangenroboter für die Nasa durchaus eine Alternative zu den hüpfenden Froschrobotern.