Im Januar 2025 kündigten Forscher der Technischen Universität Tallinn (TalTech) einen bedeutenden Durchbruch in der Robotik an: die Entwicklung biomimetischer Beine, die die Mobilität von Robotern in herausfordernden natürlichen Bedingungen, wie z.B. schlammigen Böden und weichem Schnee, erheblich verbessern. Veröffentlicht in der Zeitschrift Bioinspiration & Biomimetics, könnte diese Forschung die Anwendungen von Robotern in der Umweltüberwachung, Landwirtschaft und Katastrophenhilfe erweitern.
Trotz der Fortschritte in der Robotermobilität über die Jahrzehnte hinweg stellen schlammige und rutschige Oberflächen eine erhebliche Herausforderung dar. Laut Maarja Kruusmaa, Professorin für Biorobotik an der TalTech, sind diese Oberflächen sowohl für Roboter als auch für Tiere und Menschen komplex. "Viele Roboter können nicht auf kritische natürliche Gebiete zugreifen, einschließlich Feuchtgebieten, Sümpfen, Flüssen und Feldern," erklärte sie.
Die Inspiration für diese Innovation kam von Doktorand Simon Godon, der beobachtete, wie Tiere auf dem Bauernhof seiner Eltern in Berry, Frankreich, durch schlammige und nasse Gebiete navigieren. Durch die Kombination dieses Wissens mit Ingenieurwissenschaften und Biorobotik entwickelte er neuartige 'Hufe', die besonders effektiv auf weichem Boden sind. Labortests zeigten, dass die gespaltenen Hufe des Elches einen erheblichen Vorteil bieten, indem sie die Kontaktfläche vergrößern und verkleinern, was ein natürlicheres Anheben vom Boden ermöglicht. Die Bewegung des Hufs bricht die Saugkraft, die beim Herausziehen eines Fußes aus dem Schlamm entsteht, ähnlich wie das Entfernen einer Saugnapf.
"Schlamm verhält sich wie ein nasser Badezimmerfliesenboden und erzeugt eine Saugkraft unter dem Fuß," erklärte Godon. "Die Elchhufe können diese Spannung brechen und die Bewegung effizienter gestalten."
Das TalTech-Team entwarf Silikonbeine, die die Funktion der Elchhufe nachahmen. Tests auf schlammigen Oberflächen zeigten, dass diese einfachen Modifikationen das Einsinken und die Saugkraft des Roboters um die Hälfte reduzierten und den Energieverbrauch um bis zu 70 % senkten. Die Forscher haben bisher keine Nachteile dieser biomimetischen Beine festgestellt.
"Im Gegenteil, gespaltene Hufe können sogar Vorteile auf unebenem Terrain bieten und die Stabilität erhöhen," bemerkte Kruusmaa. "Wir empfehlen, dass Roboter immer 'Schuhe tragen.'"
Die Entwicklung dieser neuen Technologie eröffnet wichtige Möglichkeiten für den Umweltschutz und effizientere robotische Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Mit 'Elchbeinen' können Roboter jetzt auf zuvor unerreichbare Gebiete in der Landwirtschaft, Umweltüberwachung und Rettungsaktionen zugreifen. Von der Natur inspirierte Technologien wie diese neuen Beine zeigen erneut, wie die natürliche Welt eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie spielen kann.