Elastisches Skelett verhilft Roboter zu Riesensprüngen
Roboter Tumro kann 40-mal so hoch springen, wie er selbst groß ist. Die Sprungenergie stammt aus einem elastischen Skelett.
Tumro im angespannten Zustand: Die Energie zum Springen steckt im elastischen Skelett.
(Bild: Hohai University (Screenshot))
Wissenschaftler der chinesischen Hohai University haben einen hüpfenden Roboter namens Tumro entwickelt, der seine Sprungkraft aus einem elastischen Skelett aus Kohlenstofffaser und Epoxidharz bezieht. Der Energiespeichermechanismus gleicht dabei denen von springenden Käfern, wie Rüsselkäfer oder Flohkäfern, die sehr effektiv springen können. Außerdem kann sich Tumro rollend fortbewegen.
"Springende Käfer verlassen sich auf die Muskeln ihrer Beine, um das elastische Gewebe ihrer Beine zu dehnen, damit sie während des Sprungs Energie speichern können, ein Mechanismus, der ihre Sprünge extrem effektiv macht", so Yanjie Wang, Mitautor der wissenschaftlichen Studie "Tumro: A Tunable Multimodal Wheeled Jumping Robot Based on the Bionic Mechanism of Jumping Beetles", die in Advanced Intelligent Systems veröffentlicht ist.
Bei Tumro setzen die Forscher auf ein elastisches Skelett, das aus Kohlenstofffasern und Epoxidharz gefertigt ist. Es ist 320 mm lang, hat die Form einer Spule, an deren äußeren Enden zwei elektromotorisch angetriebene Räder mit einem Durchmesser von 80 mm angebracht sind. Sie können unabhängig voneinander angesteuert werden. So kann sich der Roboter rollend fortbewegen, auf kleinem Raum manövrieren und etwa auf der Stelle wenden.
Mit elastischem Skelett zu großen Sprüngen
Die Energie für das Springen speichert der Roboter in seinem elastischen Skelett. Dazu wird es mit Seilen elektromotorisch zusammengezogen. Die Energie wird dann auf Knopfdruck freigegeben und der Roboter in die Luft katapultiert. So kann der Roboter bis zu 3 m hoch springen. Das entspricht etwa dem 40-fachen seiner Höhe. Nach der Landung hat er wieder seine Spulenform angenommen und kann dann weiterrollen. Die Sprungrichtung kann über die Bewegung der Räder gesteuert werden.
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Der Roboter wird derzeit als Prototyp noch von einem Operator gesteuert, der den Sprungwinkel kennt und den Sprung entsprechend einschätzen kann. Eine autonome Fortbewegung je nach Gelände ist für eine spätere Version von Tumro angedacht. Er soll dann Hindernisse selbstständig überwinden können.
Zur Anwendung kommen soll Tumro zur Erforschung anderer Planeten, stellen sich die Wissenschaftler vor. "Für die künftige Erforschung von Exoplaneten wird die geringe Schwerkraft auch den Sprungeffekt des Roboters erheblich verbessern", sagt Wang.
(olb)