Unterwasserroboter bewegt sich wie eine Meeresschildkröte oder ein Fisch
Der Roboter Hero-Blue kann sich im Wasser und an Land wie eine Meeresschildkröte fortbewegen. Seitenflossen geben ihm Manövrierfähigkeiten eines Fisches.
Der Unterwasserroboter Hero-Bue schwimmt im Wasser, kann sich jedoch auch an Land fortbewegen.
(Bild: Postech Hero)
Wie eine Meeresschildkröte im Wasser schwimmen und sich auch an Land fortbewegen kann der Unterwasserroboter Hero-Blue (Hazardous and Extreme environment Robot for Biomimetic multilocomotion-based Underwater Expedition). Er ist eine Entwicklung südkoreanischer Wissenschaftler der Pohang University of Science and Technology zusammen mit Samsung Research. Sie haben dem Roboter auch Wasserfortbewegung über zwei seitliche Flossen spendiert, die ihn wie einen Fisch schwimmen lässt.
Unterwasserroboter haben oft einen Nachteil: Sie sind mit Propellern ausgestattet, die im Wasser schnell durch Unrat oder Algen blockiert werden können. In problematischen Umgebungen können solche Roboter daher nicht eingesetzt werden. Sie benötigen einen Antrieb, der sich nicht so einfach außer Betrieb setzen lässt. Die Wissenschaftler der Pohang University haben deshalb einen Antrieb entwickelt, der auf Flossen basiert und im Wasser wie auch an Land funktioniert. Sie beschreiben den Hero-Blue in ihrem wissenschaftlichen Paper "Development of Bioinspired Multimodal Underwater Robot 'HERO-BLUE' for Walking, Swimming, and Crawling", der in IEEE Transactions in Robotics erschienen ist.
Sechs Flossen mit unterschiedlichen Aufgaben
Kern des Antriebs von Hero-Blue sind sechs Flossen. Zwei davon befinden sich vorn, zwei weitere hinten. Sie sind als multimodale Flossen ausgelegt, dienen also zur Fortbewegung im Wasser und an Land. Hinzu kommen zwei weitere Flossen, die in der Körpermitte platziert sind.
Die multimodalen Flossen bestehen aus mehreren Polymermatten, die mit einer Art von elastomeren Sehnen miteinander verbunden sind. Sie sind so ausgelegt, dass sie starr bleiben, wenn eine Kraft aus einer Richtung auf sie einwirkt. Kommt die Kraft aus der anderen Richtung, sind sie flexibel. Durch das elektromotorisch ausgelöste Schlagen mit den Flossen kann sich der Unterwasserroboter im Wasser, durch seine halbstarre Konstruktion auch an Land wie eine Meeresschildkröte fortbewegen. Das klappt auf Sand, Kies oder schlammigen Untergrund am Meeres- oder Seeboden.
Ist das Wasser zu seicht, setzt Hero-Blue seine flexible Wirbelsäule ein, um den Vortrieb durch Biegungen nach links und rechts zu verstärken. Inspiriert worden sind die südkoreanischen Forscher von Salamandern, die dieses Verfahren einsetzen. Der Roboter nutzt dies, um seinen Körper vor- und zurückzudrehen. Damit kann er sich auch gegen stärkere Strömungen stemmen und vorwärtsbewegen.
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Die seitlichen Flossen bestehen aus Elastomermembranen, die an ihren Enden an Stäben befestigt sind. Sie bewegen sich gegenläufig auf und ab und sorgen mit ihrer wellenförmigen Bewegung für Vortrieb. Sie können auch dazu eingesetzt werden, exaktere Manöver auszuführen.
Ferngesteuerter Roboter mit autonomen Ambitionen
Der Roboter wird derzeit als Proof-of-Concept noch ferngesteuert und arbeitet nicht autonom. Er ist rund 80 cm lang, 60 cm breit und wiegt 11,3 kg. An der Vorderseite sind zwei Kameramodule angebracht, um stereoskopische Sicht zu verschaffen, die er später für einen autonomen Betrieb benötigt.
Die Forscher wollen Hero-Blue für die Erkundung versunkener Schiffe, die Inspektion von Unterwasserstrukturen oder für meeresbiologische Untersuchungen einsetzen.
(olb)