Bug Bots! Diese Von Insekten Inspirierten Roboter Können Auf Wasser Springen

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Forscher könnten sagen, dass schwärme von robotern, die von wasserhüpfen inspiriert wurden, eines tages für überwachungs-, such- und rettungsmissionen und umweltüberwachung eingesetzt werden könnten.

Forscher könnten sagen, dass Schwärme von Robotern, die von Wasserhüpfen inspiriert wurden, eines Tages für Überwachungs-, Such- und Rettungsmissionen und Umweltüberwachung eingesetzt werden könnten.

Mehr als 1.200 Tierarten haben die Fähigkeit entwickelt, auf dem Wasser zu gehen. Dazu gehören winzige Kreaturen wie Insekten und Spinnen und größere Bestien wie Reptilien, Vögel und sogar Säugetiere.

Während relativ große Tiere, wie die sogenannte "Jesus-Eidechse", Wasser mit genügend Kraft und Geschwindigkeit schlagen müssen, damit ihre schweren Körper nicht untergehen können, sind Insekten, so genannte Wasserläufer, so klein, dass ihr Gewicht fast vollständig durch das Tier getragen wird Oberflächenspannung von Wasser - das gleiche Phänomen, das Wassertröpfchen aufwirbelt. Im Jahr 2003 entwickelten Wissenschaftler die ersten Roboter, die den Wasserläufer simulieren, der in der Lage ist, auf der Wasseroberfläche zu schweben und über diese zu laufen. [Die 6 seltsamsten Roboter, die je geschaffen wurden]

Bisher konnten die Forscher jedoch weder erklären noch kopieren, wie die Insekten von der Wasseroberfläche springen können und dabei genauso hoch vom Wasser springen wie sie von festem Boden springen. Zum Beispiel können Wasserläufer, die aus Flüssen und Teichen in Seoul, Südkorea, mit einem Körper von einem halben Zoll (1,3 Zentimeter) Länge gesammelt wurden, im Durchschnitt mehr als 8 cm hoch springen, Co-Lead-Studienautor Je-Sung Koh, ein Robotiker an der Seoul National University und der Harvard University, sagte gegenüber WordsSideKick.com.

Nun haben Wissenschaftler das Rätsel gelöst, wie diese Insekten diese erstaunlichen Sprünge vollbringen, und die Forscher haben einen Roboter gebaut, der zu solchen Sprüngen fähig ist.

"Wir haben das Geheimnis des Sprungens auf dem Wasser mit Robotertechnologie enthüllt", sagte der Co-Senior-Studienautor Kyu-Jin Cho, Direktor des Biorobotics Laboratory der Seoul National University, gegenüber WordsSideKick.com. "Natürliche Organismen geben den Ingenieuren viel Inspiration."

Mit Hochgeschwindigkeitskameras analysierten die Forscher die auf Wasser springenden Strider. Sie stellten fest, dass die langen, superwasserfesten Beine der Insekten allmählich beschleunigten, so dass sich die Wasseroberfläche nicht zu schnell zurückzieht und den Kontakt mit den Beinen verliert. Anhand eines theoretischen Modells eines flexiblen, auf Flüssigkeit schwimmenden Zylinders stellten die Wissenschaftler fest, dass die maximale Kraft, die die Beine des Wasserleiters ausüben, immer knapp unterhalb der maximalen Kraft liegt, der die Oberflächenspannung von Wasser standhalten kann.

Die Wissenschaftler stellten auch fest, dass Wasserläufer ihre Beine nach innen streichen, um die Zeit zu maximieren, die sie gegen die Wasseroberfläche drücken könnten, um die Gesamtkraft für ihre Sprünge zu maximieren. Darüber hinaus war die Form der Spitzen ihrer Beine gebogen, um sich an die Vertiefungen anzupassen, die sich auf der Wasseroberfläche bildeten, wenn die Beine nach unten gedrückt wurden, wodurch die Oberflächenspannung der Beine maximiert wurde.

Als Nächstes entwickelten die Wissenschaftler leichte Roboter aus glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen, die insgesamt nur 68 Milligramm (0,002 Unzen) wogen - etwas mehr als das Gewicht von drei erwachsenen Stubenfliegen. Mit einem von Flöhen inspirierten Sprungmechanismus springt der Roboter etwa 14 cm von der Wasseroberfläche - etwa die Länge seines Körpers und das Zehnfache seiner Körpergröße.

"Unser kleiner Roboter kann auf Wasser springen, ohne die Wasseroberfläche zu brechen, und auf Wasser springen, das genauso hoch ist wie an Land springen", sagte Cho.

Die Forscher warnten davor, dass der Roboter bisher nur einmal springen kann und zufällig landet. In naher Zukunft wollen die Wissenschaftler einen Roboter bauen, der nicht nur wiederholt springen und kontrolliert landen kann, sondern auch Elektronik, Sensoren und Batterien tragen kann.

"Dies wäre eine äußerst schwierige Aufgabe, da das Gewicht des Körpers wirklich leicht sein muss, um auf Wasser springen zu können", sagte Cho. "Es wäre großartig, auch ein Schwimmverhalten hinzuzufügen."

Die Wissenschaftler detaillierten ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 31. Juli.

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