Forscher entwickeln Roboterbein in Form eines Spinnenbeins

Ein Wissenschaftsteam des italienischen Instituts für Technologie der University of Tartu hat ein Roboterbein entwickelt, das dem Bein einer Kürbissinne nachempfunden ist. Die Forscher bedienen sich zur Bewegung des künstlichen Spinnenbeins nahezu dem gleichen Bewegungsmechanismus wie biologische Spinnen.

Im Spinnenkörper sorgt die Flüssigkeit Hämolymphe für eine Aktivierung der Muskeln und des Exoskeletts einer Spinne, schreiben die Forscher in ihrer Studie "A Spider Leg‐Inspired mm‐Scale Soft Exoskeleton Enabled by Liquid via Hydration and Charge Transport", die in Advanced Functional Materials erschienen ist.

Nachempfindung eines biologischen Spinnenbeins

Für das künstliche Spinnenbein in der Größe eines Fingernagels haben die Wissenschaftler ein Exoskelett aus lichthärtendem Harz erstellt, das mit einem künstlichen Muskel aus Polypyrrol bewegt wird. Er wird über ein elektrisches Signal aktiviert. Das Exoskelett ist mit einer Elektrolytlösung gefüllt, die der Hämolymphe in ihrer Beschaffenheit nahekommt. In dem Exoskelett befindet sich außerdem eine steifere Sehne aus einem Harz, die ebenso wie der künstliche, elektroaktive Polymer-Muskel von der Elektrolytlösung umgeben ist.

Die Lösung verhält sich ähnlich wie die Hämolymphe der biologischen Spinnen. Sie beeinflusst die Eigenschaften des Exoskeletts, in dem sie es flexibler macht. Das künstliche Spinnenbein beginnt sich durch die Formveränderung des Polymers zu bewegen. Das geschieht nach dem Anlegen einer elektrischen Spannung noch recht langsam.

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Die Fähigkeiten des Spinnenbeins probierten die Wissenschaftler anhand von Interaktionen mit unterschiedlichen Objekten aus. So ließen sie das Spinnenbein etwa Pollen der Schlüsselblume aufnehmen und ein Spinnennetz berühren. Die Pollen und das Spinnennetz blieben dabei ohne Beschädigung.

Die Forscher hoffen nun, ihr Spinnenbein in einem spinnenähnlichen Kleinstroboter integrieren zu können. Der soll sich dann wie eine biologische Spinne bewegen und in der Lage sein, sich in unwegsamem Gelände fortzubewegen. Als Einsatzbereiche schweben den italienischen Forscher etwa Katastrophengebiete vor, in den solche künstlichen Spinnen eingesetzt werden könnten, um Überlebende aufzuspüren.

(olb)