Roboter bauen wie Termiten
Cambridge (dpa) - Roboter können wie Termiten mit einfachen Mitteln komplexe Gebilde bauen. Sie seien durch diese Insekten bei ihren Forschungen inspiriert worden, berichten Justin Werfel und Kollegen von der Harvard-Universität in Cambridge (US-Staat Massachusetts).
Sie programmierten für die Roboter einen Plan, wie der Bau aussehen soll. Die Bauschritte fanden die Roboter aber selbst, indem sie simple Regeln befolgten, wie das Team im Journal „Science“ erklärt.
Termiten können Hügel bauen, die 500 Mal so groß sind wie die knapp einen Zentimeter großen Insekten selbst. Sie tun dies ohne großen Plan: Sie orientieren sich an der Arbeit ihrer Artgenossen und an der Umgebung. Diesen Ansatz verfolgen auch Werfel und Kollegen. Das Ergebnis überzeugt die Evolutionsbiologin Judith Korb von der Universität Freiburg: „Das System ist sehr elegant, weil es die autonome Konstruktion beliebiger vordefinierter Strukturen mit einfachen Robotern erlaubt“, schreibt sie in „Science“.
Neben generellen Regeln fürs Bauen und Bewegen erhalten alle Roboter dieselben Informationen über das Endergebnis des aktuellen Projekts. Angegeben sind unter anderem für jede Stelle des Grundrisses die Bauhöhe und die mögliche Bewegungsrichtung. Ein Grundstein dient als Orientierungspunkt. 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.
Das System sei robust, weil der Bau nicht unterbrochen werde, wenn ein Roboter ausfalle, schreiben die Forscher. Je nach Bedarf seien beliebig viele Roboter einsetzbar. Sie bauen dem Team zufolge wacker weiter, auch wenn Steine von der Baustelle entfernt werden.
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.
