Sechsbeinige Roboter schneller als die Natur erlaubt

Wenn Wirbeltiere rennen, versuchen sie den Boden so wenig wie möglich zu berühren. Anders ist dies bei Insekten. Die sechsbeinigen Tierchen sind am schnellsten unterwegs, wenn sie jeweils drei Beine gleichzeitig belasten, zwei auf der einen Seite ihres Körpers und eines auf der anderen. Diesen Stativ- oder Dreibein-Schritt haben auch Roboter-Bauer bislang für ihre sechsbeinigen Kreaturen verwendet.

Doch anscheinend gibt es eine schnellere Methode für die Sechsbeiner, um sich fortzubewegen, zumindest dann, wenn sie sich nur am Boden aufhalten und nicht wie Insekten mit Hilfe der Adhäsion auch die Wände hochkrabbeln. Wie Forscher der ETH und der Universität Lausanne nun gezeigt haben, sind sechsbeinige Roboter schneller unterwegs, wenn sie nur jeweils zwei Beine beim Laufen absetzen. Um dies herauszufinden, wurde eine Reihe Computersimulationen, Tests an Robotern und Experimente mit der Drosophila melanogaster, dem am besten erforschten Insekt in der Biologie, durchgeführt. «Wir wollten herausfinden, warum Insekten jeweils drei Füsse benützen, und ob es wirklich die schnellste Methode für sechbeinige Tiere und Roboter ist», erklärt Pavan Ramdya, der die Studie mitgeleitet hat. 

Um die Schrittkombinationen durchzuprobieren, haben die Wissenschaftler einen Algorithmus entwickelt. Das Ergebnis war zweigeteilt. Für ein Rennen am Boden waren jene Insekten schneller, welche nur zwei Beine gleichzeitig belasteten, obwohl dies in der Natur nicht vorkommt. Mussten sie sich dagegen auch in die Vertikale begeben, ist die aus der Biologie bekannte «Stativ»-Methode am effizientesten. 

«Unsere Ergebnisse bestätigen eine alte Hypothese in der Biologie, wonach Insekten sich am effizientesten in drei Dimensionen mit jeweils drei Beinen auf der Oberfläche bewegen, weil die Beine über adhäsive Eigenschaften verfügen», berichtet Ramdya. «Roboter, die sich nur auf dem Boden bewegen, sollten sich aber von diesem Bewegungsmuster lösen und nur zwei Beine gleichzeitig aufsetzen».