Termiten können Hügel bauen, die 500 Mal so groß sind wie die knapp einen Zentimeter großen Insekten selbst. Sie tun dies ohne großen Plan und orientieren sich lediglich an der Arbeit ihrer Artgenossen sowie an der Umgebung. Diesen Ansatz hat nun ein Team um den Harvard-Forscher Justin Werfel mit Robotern umgesetzt.
Keine zentrale Steuerung nötig
Die Studie
"Designing Collective Behavior in a Termite-Inspired Robot Construction Team", Science (13.2.2014; doi: 10.1126/science.1245842 ).
Das Ergebnis überzeugt die Evolutionsbiologin Judith Korb von der Universität Freiburg. Sie schreibt in einem Kommentar zur Studie: "Das System ist sehr elegant, weil es die Herstellung beliebiger Strukturen mit einfachen Robotern erlaubt."
Wie Werfel und seine Kollegen im Fachblatt "Science" berichten, sind alle Roboter mit generellen Regeln fürs Bauen und Bewegen ausgestattet. Ansonsten erhalten alle Maschinen dieselben Informationen über das Endergebnis des aktuellen Projekts:
Angegeben sind unter anderem für jede Stelle des Grundrisses die Bauhöhe und die mögliche Bewegungsrichtung. Die Roboter laden ihre Bausteine an den Stellen ab, die laut Plan bebaut werden sollen und an denen noch kein Stein liegt.
Dazu benötigen sie keine zentrale Steuerung, sondern nur einen Abgleich zwischen ihrem Plan und der Situation auf der Baustelle.
Ö1 Sendungshinweis:
Darüber berichtet auch Wissen Aktuell am 14.2. um 13:55.
Das System sei robust, weil der Bau nicht unterbrochen werde, wenn ein Roboter ausfalle, schreiben die Forscher. Sie bauen außerdem wacker weiter, auch wenn Steine von der Baustelle entfernt werden (siehe Video oben).
Beine, Arme und Greifer
Die vier Beine der Roboter ähneln Rädern. Damit können sie auf Bausteine steigen und wieder herunterklettern. Mit Infrarotsensoren können sie Schwarz-Weiß-Muster auf dem Boden und an den Bausteinen registrieren. Ein Beschleunigungsmesser zeigt ihnen beim Klettern den Neigungswinkel an.
Mit Ultraschallsensoren erhalten die Roboter Informationen über ihre "Kollegen" und über ihren Abstand zum Grundstein. Schließlich besitzen sie einen Arm zum Heben der Bausteine und einen Greifer, um diese sicher zu halten.
Noch sind die Roboter auf Magnete an den Bausteinen angewiesen, damit sie zuverlässig in die Höhe bauen können. Aber Werfel träumt schon davon, dass autonome Roboter dort große Bauten errichten, wo es für Menschen gefährlich oder schwierig ist.
Als Beispiele nennt er Schutzräume nach Erdbeben sowie Bauten unter Wasser oder auf fremden Planeten. Eine kurzfristige Anwendung könnten Schutzdämme aus Sandsäcken gegen Überflutungen sein.
science.ORF.at/dpa
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