Gesundheit: Wer nur zuckt, kommt auch voran

Roboter, die für die Aufklärung bei militärischen Aufgaben oder auch im Katastrophenschutz eingesetzt werden, bereiten immer noch Probleme: Sie kommen nicht mit jedem Terrain klar. Nun jedoch haben britische Forscher gemeinsam mit dem RaumfahrttechnikHersteller BAE Systems eine „Roboterschlange“ entwickelt, die ihre Fortbewegung dem Untergrund anpasst und auch nach Beschädigungen weiterkriecht. Darüber berichtet jetzt das Fachblatt New Scientist.

Der Apparat besteht aus einzelnen Segmenten, die zum Schutz gegen äußere Einwirkungen von Kunststoffschaum umhüllt sind. So kann man viele dieser Geräte etwa vom Flugzeug aus abwerfen. Die Segmente wiederum sind aus Stäbchen (aus kräftigeren Drähten) geformt, die sich zwar verbiegen lassen, dann aber wieder in ihre ursprüngliche Form zurückschnellen.

Sie bestehen aus einer Nickel-Titan-Legierung, die ihre Kristallstruktur ändert, sobald eine elektrische Spannung anliegt: Der Stab schrumpft. Wird der Strom ausgeschaltet, springt das Material in seine normale Länge zurück. Die Konstruktion bildet also ein Muskelpaket, das eine große Bewegungsfreiheit ermöglicht – jeweils nur in kleinen Windungen, aber dafür auf jedem Untergrund. Und wenn ein Segment beschädigt wurde, können die anderen ohne die Mitarbeit des defekten Teils weiterkriechen.

Die Fortbewegung ist allerdings nur möglich, wenn die Stäbe präzise gesteuert werden – und zwar selbsttätig. Peter Bentley und Siavash Mahdavi vom University College London entwickelten das Programm hierfür.

Die Steuerung reinen Vorwärts-Schlängelns ist gar nicht besonders kompliziert. Doch wenn ein paar Segmente defekt sind, wird es schon schwieriger, weil die noch funktionierenden Teile die Aufgabe der ausgefallenen übernehmen müssen.

Die Forscher programmierten daher keine festen Bewegungsabläufe, sondern ein System, das über Versuch und Irrtum selbst das bestmögliche Vorankommen lernt. Bentley und Mahdavi nennen das einen „genetischen Algorithmus“. Das Programm beginnt mit einem Satz von 20 „digitalen Chromosomen“, jedes anfangs mit einem digitalen Zufallswert besetzt: Null oder Eins. Dieser wiederum entspricht dem Zustand eines Muskelstabes: er ist aktiviert oder auch nicht.

Zu Beginn des „Laufversuchs“ zuckt die Schlange also ziemlich zufällig. Doch dann setzt die Auswertung ein: Bringt diese oder jene Zuckung den Körper ein Stück weiter? Hierbei werden nur die beiden besten Abläufe gespeichert, der Rest verworfen, wieder zufällig durchgewürfelt und erneut geprüft. Irgendwann hat der Algorithmus seine größtmögliche Entwicklung erreicht – immer bezogen auf das aktuelle Gelände, denn wenn sich das zu stark ändert, wird neu „gewürfelt“.

Und bei einer „Verletzung“? Auch dann funktioniert der Algorithmus. Das System bewegt sich zwar nur mit seltsamen, schleppenden Bewegungen, es erreicht aber dennoch das Ziel, berichten die Forscher. gih

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