Forschende entwickeln Roboter-Ameisen
Forschende um Jaime Paik von der ETH Lausanne (EPFL) haben einen Schwarm Mini-Roboter gebaut, die miteinander kommunizieren, Aufgaben verteilen und gemeinsam Probleme lösen. So können sie beispielsweise im Kollektiv Hindernisse überwinden und Objekte bewegen, die viel grösser und schwerer als sie selbst sind, wie Paik und ihr Team im Fachblatt «Nature» beschreiben.
Allein hat jedes der Mini-Maschinchen nur begrenzte Möglichkeiten. Inspiration für die einfach konstruierten Roboter kam aus der Natur: Auch eine Ameisenkolonie kann durch Zusammenarbeit Aufgaben bewältigen, die die Möglichkeiten eines Individuums weit überschreiten würden.
Die kleinen Roboter, Tribots genannt, haben von der Seite her betrachtet die Form eines dreizackigen Sterns. Jeder Tribot besitzt Infrarot- und Näherungssensoren, um Positionsbestimmung und Kommunikation zwischen den einzelnen Robotern zu ermöglichen, wie die EPFL am Mittwoch mitteilte.
Auch die Bewegungen der Tribots sind von der Natur inspiriert, genauer gesagt von Schnappkieferameisen. «Diese Insekten kriechen normalerweise. Aber um einem Jäger zu entkommen, schnappen sie ihre kräftigen Kiefer zusammen um von Blatt zu Blatt zu springen», erklärte Studienautor Zhenishbek Zhakypov gemäss der Mitteilung.
Diesen Katapultmechanismus imitierten die Forschenden bei den Mini-Robotern, die dadurch senkrecht und horizontal springen, über Hindernisse hinweg hüpfen und über Oberflächen verschiedener Beschaffenheiten laufen können.
Wie im Ameisenstaat erfüllen die Tribots im Schwarm verschiedene Rollen: Als Kundschafter, die Hindernisse an die anderen kommunizieren, als Anführer, die Befehle ausgeben oder als Arbeiter, die gemeinsam Objekte bewegen.
Jeder Tribot kann allerdings mehrere Funktionen erfüllen und eine neue Rolle übernehmen, wenn sich die Bedingungen ändern oder ein Schwarmmitglied verloren geht, erklärte Paik. «Das geht über das hinaus, was echte Ameisen können.»
Durch ihr simples Design seien die Tribots geeignet für die Massenproduktion. Der Zusammenbau beruht auf einem einfachen Origami-Prinzip. Die Forschenden könnten sich Anwendungen für Tribot-Schwärme beispielsweise bei Such- und Rettungseinsätzen vorstellen. Durch ihre Schwarmintelligenz könnten sie sich besser an unbekannte Umgebungen anpassen und bei manchen Missionen daher besser abschneiden als grosse, kräftigere Roboter.