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Dank Schlangentrick

Roboter meistert selbst steile Sanddünen

Die Seitenwinder-Klapperschlange weiß, wie man Sanddünen erklimmt, einem Roboter muss man das erst einmal beibringen. Das ist Forschern nun gelungen.
Schlange und Roboter

Unbemannte Fahrzeuge, die beispielsweise bei der Bergung von Erdbebenopfern helfen, bei der Erkundung unserer Ozeane oder gar anderer Planeten, werden immer verbreiteter. Dass sie sich dabei zuverlässig auf losem Untergrund bewegen, ist nach wie vor eine große Herausforderung. Ein Forscherteam um Daniel Goldman vom Georgia Institute of Technology hat sich von der Natur inspirieren lassen: In der Wüste von Arizona gibt es eine Klapperschlange, die Sanddünen mit Leichtigkeit bezwingt. Wie die Forscher nun berichten, ist der Trick der Tiere dabei simpel, aber wirkungsvoll: je steiler der Anstieg, desto größer ihre Berührungsfläche zum Sand. Diese einzigartige Technik verhindert das "Hinabrutschen" von der Düne. Ein Schlangenroboter war anschließend in der Lage, den Bewegungsablauf erfolgreich zu imitieren.

© Hamidreza Marvi
Roboter auf einer 20-Grad-Schräge

Die charakteristische Bewegung der Seitenwinder-Klapperschlange ist das "Seitenwinden". Sie hebt dabei abwechselnd Teile ihres Körpers und schiebt sie nach vorne, während der Rest in Kontakt mit dem Untergrund verharrt. Die Forscher erkannten, dass die Schlange beim Dünenerklimmen den ruhenden Anteil ihres Schlangenkörpers erhöht – umso mehr, je steiler der Anstieg ist. Dadurch verteilt sie ihr Körpergewicht auf eine größere Fläche und verhindert, dass an den Kontaktstellen der Sand nachgibt. Laut dem Modell der Forscher macht sie das mit Hilfe jeweils einer horizontalen und vertikalen Wellenbewegung, die ihren Körper ständig durchlaufen. Indem sie die Amplitude der Wellen verändert, variiert die Schlange auch ihre Kontaktfläche zum Untergrund.

Die Forscher reproduzierten anschließend mit Hilfe eines Schlangenroboters ihr Modell dieses Bewegungsablaufs. Und siehe da, was ihrer mechanischen Schlange bis dahin nicht gelingen wollte, war nun möglich: Sie konnte ebenfalls Sandberge erklimmen. Ob unbemannte Fahrzeuge diese Bewegung eines Tages tatsächlich nutzen werden, um sich auf Sand fortzubewegen, bleibt abzuwarten.

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