Ungewöhnliche Roboter-Tiere demonstrieren ihr praktisches Potenzial

Roboter-Tiere verlassen zunehmend den Bereich der Science-Fiction und des Spielzeugs. Diese Maschinen werden mit Sensoren, Motoren, Prozessoren und in einigen Fällen künstlicher Intelligenz gebaut und ahmen das Aussehen oder Verhalten realer und imaginärer Lebewesen nach. Sie können auf Befehle reagieren, ihre Umgebung interpretieren und Orte erreichen, die für Menschen schwer zugänglich oder gefährlich sind.

Einige der ungewöhnlichsten Konstruktionen sind für die Katastrophenhilfe vorgesehen. Forscher der Nanyang Technological University in Singapur entwickelten Cyborg-Kakerlaken, indem sie Madagaskar-Fauchschaben einen winzigen Rucksack mit einem Mikrocomputer, Gassensoren und einer infraroten Wärmebildkamera anbrachten. Elektroden ermöglichen es den Bedienern, die Insekten aus der Ferne zu steuern, während Solarmodule das System mit Energie versorgen. Jedes Insekt kann eine Fläche von bis zu 100 Quadratmetern durchsuchen und dabei helfen, Menschen unter Trümmern zu lokalisieren, obwohl weiterhin menschliche Rettungskräfte erforderlich sind, um die Opfer zu bergen.

Das System weist außerdem erhebliche logistische Einschränkungen auf. Der Quelle zufolge könnten für die Untersuchung eines großen Gebäudes etwa 500 Kakerlaken und 500 Bediener erforderlich sein. Die Insekten können den möglichen Aufenthaltsort eines Opfers feststellen, die Rettung jedoch nicht selbst durchführen.

Mechanische Ameisen werden für das Heben schwerer Lasten entwickelt. Ingenieure der Stanford University schufen kleine Roboter, die Lasten bewegen können, die bis zum 2.000-Fachen ihrer eigenen Masse wiegen. Vier von ihnen können einen Erwachsenen transportieren, während größere Gruppen Betonplatten oder Bewehrungsstahl bewegen könnten. Ihre Haftung verdanken sie Gecko-inspirierten Füßen, die mit mikroskopisch kleinen Gummihärchen bedeckt sind. Da ihre Batterien bei anspruchsvollen Einsätzen leer werden können, könnten industrielle Versionen über Kabel angeschlossen und als Zugfahrzeuge eingesetzt werden.

Andere von Tieren inspirierte Maschinen sind für die Wartung von Infrastruktur und die Erkundung bestimmt. Norwegische Entwickler schufen eine fünf Meter lange Roboterschlange, um unterseeische Ölpipelines zu inspizieren und zu reparieren. Das Gerät kann Bilder übertragen, Ventile austauschen und Ablagerungen entfernen. Es arbeitet in Tiefen von bis zu 500 Metern und kann bis zu sechs Monate lang eingesetzt werden, bevor es an speziellen Stationen wieder aufgeladen wird.

Eine von Ingenieuren der University of California, Berkeley, entwickelte Roboterkrabbe ist dafür ausgelegt, sich unterirdisch einzugraben, Proben zu sammeln und Boden zu analysieren. Zu ihren möglichen Einsatzbereichen gehören das Bauwesen, die Landwirtschaft und die Erkennung von Umweltverschmutzung. Die Forscher erwägen außerdem künftige Anwendungen auf dem Mond und arbeiten daran, die Grabtiefe des Roboters zu erhöhen.

Roboterfalken haben eine spezifischere Sicherheitsfunktion. Die an der University of Groningen in den Niederlanden entwickelten Maschinen werden in Kanada und Deutschland eingesetzt, um Vögel von Start- und Landebahnen fernzuhalten. Anders als akustische Abschreckungsmittel, die Vögel irgendwann ignorieren könnten, ahmen die Roboter-Raubvögel das Jagd- und Dominanzverhalten echter Greifvögel nach.

In einem weitaus kleineren Maßstab entwickelten Harvard-Forscher eine etwa stecknadelkopfgroße Roboterbiene. Ihre Sensoren ahmen das Sehvermögen und die Fühler von Insekten nach und übermitteln dreidimensionale Bilder an einen Bediener. Das Gerät kann fliegen, schwimmen und tauchen und verbraucht mit Solarenergie 120 Milliwatt. Die Quelle beschreibt mögliche künftige Anwendungen bei der Erkundung von Marskanälen, Mondkratern und den giftigen Wolken der Venus.

Die umfassendere Kategorie der zoomorphen Roboter umfasst Maschinen, die sich horizontal und vertikal bewegen, Hindernisse überwinden und in enge Räume eindringen können. Zu den genannten Beispielen gehören MITs Mini Cheetah, insektenförmige Roboter mit spinnen- und schabenähnlichen Eigenschaften, ein robotischer Gepard der DARPA, der Geschwindigkeiten von bis zu 18 mph erreichte, sowie flexible Systeme, die dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans nachempfunden sind. Kommerzielle Systeme von Gecko Robotics verwenden Saugnäpfe, um sich vertikal zu bewegen und in gefährlichen Umgebungen zu arbeiten.

Auch Vierbeinerroboter werden für Transport, Inspektion und als menschliche Begleiter entwickelt. Einige können mehr als 30 Kilometer ohne Aufladen zurücklegen, Lasten von bis zu 180 Kilogramm tragen, verletzte Menschen transportieren und Sprachbefehle erkennen. Der 15 Kilogramm schwere Unitree Robotics A1 nutzt Elektromotoren, Kameras und Lidar zur Navigation und kann traben, seine Gangart wechseln, eine Pfote schütteln, aufstehen und sich hinlegen.

Der Hund ist zum häufigsten Tiermodell für vierbeinige Roboter geworden, weil seine Bewegungen vertraut sind und nützliche Kombinationen aus Gehen, Laufen und Springen bieten. Zu den früheren Konstruktionen gehörte das kalifornische Phony Pony aus den späten 1960er-Jahren, das trotz seiner begrenzten Ähnlichkeit mit einem echten Tier über gelenkige Stützen, Sensoren und Motoren verfügte.

Roboter-Tiere werden auch als Begleiter eingesetzt, insbesondere für ältere Menschen, Kinder und Patienten, die keine lebenden Haustiere halten können. Die Quelle verweist auf Forschungsergebnisse aus Neuseeland, denen zufolge die Interaktion mit Begleitrobotern ähnliche Vorteile bieten kann wie der Umgang mit echten Tieren. Anders als lebende Haustiere benötigen diese Geräte weder Futter noch Spaziergänge, sind hypoallergen und zeigen ein vorhersehbares Verhalten.

Joy for All stellt weiche, realistisch wirkende Roboterkatzen und -hunde her, die auf Berührung und Geräusche reagieren. Die Katzen können blinzeln, ihr Maul öffnen, sich putzen und sich auf den Rücken rollen, während die Hunde bellen, auf Umarmungen reagieren und einen Herzschlag simulieren. Forscher der Brown University arbeiteten an einer Software, die es solchen Geräten ermöglichen könnte, ältere Nutzer an die Einnahme von Medikamenten zu erinnern und beim Auffinden von Gegenständen wie Brillen oder Schlüsseln zu helfen.

Tomobots Jenny ist ein Roboter im Stil eines Golden Retrievers, der für ältere Menschen und Kinder mit Autismus entwickelt wurde. Er bleibt stationär, um keine Gefahr darzustellen, kann jedoch Berührungen wahrnehmen, auf Sprachbefehle reagieren, mit dem Schwanz wedeln, fiepen und schnarchen. Das Gerät verfügt über 50 Sensoren, 10 Motoren und Mikrofone sowie über eine App, mit der der Roboter benannt und seine Einstellungen geändert werden können.

Japans PARO, der als Seehundjunges gestaltet ist, soll Entspannung und positive Emotionen fördern. Er verfügt über Berührungssensoren und empfindliche Tasthaare, bewegt seine Pfoten, gibt Geräusche von sich, erkennt seinen Namen und reagiert auf Zuwendung. Sein Verhalten kann sich je nach Art der Behandlung verändern.

Sonys aibo verkörperte einen anspruchsvolleren, auf Unterhaltung ausgerichteten Ansatz. Der Roboterhund verwendete Kameras, Sensoren, 22 Bewegungsachsen und OLED-Augen. Mithilfe von Cloud-Technologie konnte er sich an Ereignisse erinnern, lernen und eine Persönlichkeit entwickeln. Er konnte spielen, Fremde anbellen, eine Route patrouillieren und seinem Besitzer Fotos senden. Der Quelle zufolge stellte Sony den Verkauf von aibo im Juni ein, was die Schwierigkeiten bei der Entwicklung von Verbraucherrobotern verdeutlicht.

Zusammen zeigen diese Beispiele, wie die von Tieren inspirierte Robotik bei Rettungsarbeiten, Wartung, Erkundung, Sicherheit und Pflege eingesetzt wird. Ihre Fähigkeit, ohne Nahrung oder Wasser zu funktionieren und gefährliche oder unzugängliche Umgebungen zu betreten, verleiht ihnen Einsatzmöglichkeiten, die weit über Nachahmung oder Unterhaltung hinausgehen.

Quellen: The Robot Report.