Von Kakerlaken bis hin zu Wanderfalken werfen Forscher einen genaueren Blick auf das Leben von Tieren, indem sie verdeckte Roboterwesen aussenden. Werfen Sie einen Blick auf einige dieser Biobots, die die Grenzen der Technik sprengen.
Fledermausroboter, USA
Der Fledermausflug ist teuflisch komplex und erfordert ein System aus Muskeln, Knochen und Gelenken, das das Falten der Flügel bei jedem Flügelschlag beinhaltet. Die Kraft, die Fledermausflügel erzeugen, kommt von einer starken, aber flexiblen Hauthülle, im Gegensatz zu den starren Federn, die von Vögeln verwendet werden. Wenn Sie von allen fliegenden Bestien auf der Welt eine auswählen möchten, die Sie nachahmen möchten, wählen Sie im Grunde keine Fledermaus.
Nur haben US-Forscher genau das getan, als sie diese Roboterfledermaus mit dem Namen „B2“ entwickelten, um ihnen zu helfen, den Fledermausflug zu verstehen. In einem in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlichten Artikel , erklären sie, wie sie eine 56 Mikrometer dicke (ein Mikrometer =ein tausendstel Millimeter) silikonbasierte Haut über die Flügel von B2 spannten, um es ihm zu ermöglichen, „seine artikulierte Struktur in der Luft zu verändern, ohne an Effektivität und Geschmeidigkeit zu verlieren aerodynamische Oberfläche“.
B2 kann scharfe Tauchmanöver und Schräglagen ausführen und bietet nicht nur die Möglichkeit, die Flugmechanismen echter Fledermäuse nachzuahmen und zu studieren, sondern kann auch in das Design agilerer Flugroboter der Zukunft einfließen und uns dabei helfen, unzugängliche Orte zu erreichen, ohne zu warten Schäden oder Verletzungen verursachen.
Wanderfalken-Roboter, USA
Die Idee für diesen Sitzroboter stammt von William Roderick, einem Ingenieur der Stanford University , der nach einer Möglichkeit suchte, mit seinem Hintergrund in Robotik einen positiven Einfluss auf die Umwelt zu nehmen. „Als ich Vögel beobachtete, die sich niederließen und durch einen Wald flogen, kam mir der Gedanke, dass, wenn es einen Roboter gäbe, der sich wie ein Vogel verhalten könnte, dies völlig neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Umwelt eröffnen würde“, sagt Roderick.
Roderick und sein Kollege Prof. Mark Cutkosky haben sich mit Prof. David Lentink von der Universität Groningen zusammengetan, um Flugroboter mit vogelähnlichen Krallen zu entwickeln, die es ihnen ermöglichen, auf unregelmäßig geformten Ästen zu landen und diese zu greifen. Ähnliche Roboter könnten schließlich in der Umweltüberwachung eingesetzt werden, um beispielsweise bei Waldbränden Alarm zu schlagen oder wilde Tiere zu untersuchen.
Im Moment erweist es sich als recht, zu verstehen und nachzuahmen, was Vögel tun eine Herausforderung. Das Hocken erfordert starke Beine und einen guten Griff, aber auch der Ast muss im richtigen Winkel und mit der richtigen Geschwindigkeit angefahren werden, um die Landung zu treffen. In einer Wissenschaftsrobotik In einem 2021 veröffentlichten Artikel beschrieben die Forscher, wie sie die Beine ihres Roboters denen eines Wanderfalken nachempfunden haben, indem sie Motoren eingebaut haben, um die Hüften in Richtung der Sitzstange zu drehen, und künstliche Sehnen, die die Zehen beugen und festhalten.
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Rattenroboter, China &Japan
Wenn Wissenschaftler mehr über psychische Störungen des Menschen erfahren möchten, schauen sie oft auf Tiere mit ähnlichen Gehirnen wie Ratten und Mäuse. Diese Tiere können als wichtige „Modelle“ für menschliche Krankheiten dienen. Allerdings können die sozialen Auswirkungen psychischer Störungen bei Tieren aufgrund individueller Unterschiede in der Art und Weise, wie sie mit anderen interagieren, und in ihrer Persönlichkeit schwer in den Griff zu bekommen sein.
Um diese Interaktionen zumindest von einer Seite zu standardisieren, arbeiteten chinesische und japanische Forscher zusammen, um den WR-5 zu entwickeln, eine Roboterratte, die mit echten Ratten interagiert, um die soziale Integration zu untersuchen. Während sie sagen, dass es in der Lage sein muss, komplexere Verhaltensweisen wie das Putzen auszuführen, hatte WR-5 einen spürbaren Einfluss auf das Verhalten gegenüber einer „Ziel“-Ratte und ermutigte andere Ratten, sich mit dem Ziel zu paaren. Die Forscher schlagen sogar vor, dass es mit der Entwicklung eine potenzielle Rolle dabei spielen könnte, gestresste Laborratten zu beruhigen.
Falcon-Roboter, Großbritannien
Ein Roboterfalke hilft Forschern, eine der faszinierendsten Fragen zum Verhalten von Tieren zu beantworten:Sind Tiere von Natur aus egoistisch oder versuchen sie, die Gruppe als Ganzes zu schützen?
Wenn man der Theorie der „egoistischen Herde“ Glauben schenken darf, sollte sich jede Taube in einem Schwarm, wenn sie von Raubvögeln angegriffen wird, in Richtung der Mitte der Gruppe bewegen und den Schutz der Menge nutzen, um sich vor dem Fressen zu schützen. Aber das ist nicht passiert, als Forscher aus Großbritannien und den Niederlanden ihren Roboter-Raubvogel in einen Taubenschwarm schickten.
Anstatt sich zusammenzudrängen, richteten sich die Vögel so aufeinander aus, dass die Forscher vermuten, dass sie dem gesamten Schwarm helfen könnten, einem echten Raubtier zu entkommen. „Wir finden keine Unterstützung für eine selbstsüchtige Herdenhypothese bei Taubenschwärmen“, schlussfolgerten sie in einer Current Biology Artikel aus dem Jahr 2021. Stattdessen bevorzugen sie ein kooperatives Verhalten, das sich hätte entwickeln können, weil es eine gute Chance gibt, dass die gesamte Gruppe überlebt, was bedeutet, dass natürlich auch jeder Einzelne überlebt.
Guppy-Roboter, Deutschland
Fische gelten oft als unbedeutende Geheimdienstler, aber wir müssen noch viel über die Komplexität ihres Verhaltens lernen, insbesondere was ihre sozialen Interaktionen betrifft.
Aus diesem Grund haben deutsche Forscher einen Roboterfisch eingesetzt, um ihnen zu helfen, das kollektive Verhalten bei Guppy-Paarungen zu verstehen. Schreiben in der Zeitschrift Biology Letters Im Jahr 2020 erklärte das Team, dass sie eine 3D-gedruckte Fischnachbildung mithilfe von Magneten bewegten, die von einem Radroboter unter dem Testbecken angezogen wurden. Der Roboter wurde so programmiert, dass er die Geschwindigkeit und Richtung der einzelnen Fische, mit denen er zusammenarbeitet, kopiert und den gleichen Abstand einhält.
Als sie beobachteten, wie sich 20 verschiedene lebende Guppys – einige schnell, andere langsamer – verhielten, wenn sie von den Roboterfischen verfolgt wurden, erkannte das Team, wie wichtig die Schwimmgeschwindigkeit für die Bestimmung der Gruppendynamik ist. Wenn die echten Fische schneller schwammen, waren die Paare besser ausgerichtet und koordiniert. Laut den Forschern „hebt die Studie hervor, wie wichtig sowohl individuelle Geschwindigkeiten als auch ein hohes Maß an sozialer Reaktionsfähigkeit für die kollektive Leistung von Gruppen sind.“
Kakerlakenroboter, USA
Er hat zwar vier statt sechs Beine, aber dieser 4,5 cm lange, kakerlakenähnliche Roboter holt das Beste aus ihnen heraus, indem er wie seine insektenähnlichen Gegenstücke herumkrabbelt und Wände erklimmt.
Der von Ingenieuren der Harvard University entwickelte 1,5-g-Bot basiert auf einem früheren Design für Miniatur-Laufroboter und kann vertikale und gekrümmte Oberflächen erklimmen, einschließlich Teile aus dem Inneren eines Strahltriebwerks.
Tatsächlich fragte der Flugzeugtriebwerkshersteller Rolls-Royce, der die Arbeit finanzierte, das Team ausdrücklich, ob sie eine Armee winziger Triebwerksinspektoren entwickeln könnten, um die Teile des Triebwerks zu erreichen, die Menschen nicht erreichen können. Um ihrer Bitte nachzukommen, haben die Ingenieure überlegt, wie Insekten wie Kakerlaken mit Klebepads an ihren Füßen Wände hochklettern.
Sie entwarfen Fußpolster für ihren Mikroroboter auf Basis von Elektroadhäsion, die durch Induzieren entgegengesetzter Ladungen auf der Oberfläche und allem, was daran haftet, funktioniert. Obwohl es an einem Seil verbleibt, das seine Klebefunktion liefert, sind nicht viele Roboter mit so kleinen Beinen in der Lage, die Kunststücke zu klettern, die dieser kleine Kerl vollbracht hat.
Bienen- und Fischroboter, Europa
Wären Bienen und Fische Freunde? Wir werden es wahrscheinlich nie erfahren, aber sie können gemeinsame Entscheidungen treffen – wenn sie Roboter haben, die ihnen helfen.
So seltsam es auch scheinen mag, im Jahr 2019 gelang es einem Team von Ingenieuren von vier europäischen Universitäten, österreichische Honigbienen dazu zu bringen, mit Schweizer Zebrafischen zu sprechen, indem sie Roboterbienen und Roboterfische – die sie „Agenten“ nannten – einschickten, um ihre sozialen Gruppen zu infiltrieren. Diese Robotervermittler passten ihre Nachrichten an die ihnen zugewiesenen Arten an, wobei der Robo-Fisch Farben und Schwanzbewegungen verwendete, während ein stationärer Bienenroboter (das weiße Gerät in diesem Bild) vibrierte und die Temperatur änderte, um Informationen zu übermitteln.
Die Agenten berieten sich digital, um die Bewegungen der beiden Arten zu koordinieren, die tatsächlich 680 km voneinander entfernt waren. Innerhalb einer halben Stunde hatten sie es geschafft, ihre Bewegungen zu synchronisieren und sie sogar dazu zu bringen, einige der Merkmale der anderen Arten anzunehmen, wobei sich die Bienen weniger als Schwarm bewegten und die Fische mehr als gewöhnlich zusammenhielten.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 374 des BBC Science Focus Magazine – Erfahren Sie hier, wie Sie sich anmelden können
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