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Spinne im Labor: mittels Sensoren werden Ihre Bewegungen aufgezeichnet.
Laufen wie die Spinnen
Spinnen können schnell und effektiv laufen und enorme Sprünge machen. Es gibt Arten, die ihre Beute aus vierzig Zentimetern Entfernung zielsicher anspringen. Bei einer Körpergröße um 15 Millimeter eine enorme Leistung. Zum Vergleich: Ein 1,80 Meter großer Mensch müsste, um die Leistung der Spinne zu erreichen, über 47 Meter weit springen.Hydraulik unter harter Schale
Spinnen besitzen ein hartes Exoskelett aus Chitin-Polymer. Es umgibt den Körper und die Beine. An den Gelenken ist dieser Panzer jedoch weich und dehnbar. So können Spinnen die einzelnen Glieder ihrer Beine bewegen. Ihnen fehlen jedoch Muskelzüge für das Strecken der Beine. Um dieses Problem zu lösen, bauen Spinnen im Körper ein Druckgefälle auf, mit dem sie Flüssigkeit in die Gliedmaßen pumpen. Schießt die Flüssigkeit mit hohem Druck in die Beine, werden die gestreckt und die Spinne springt.
Warum acht Beine?
Auf Konstrukteure muss dieses Prinzip verführerisch wirken. Wissenschaftler der Universität Jena und der TU Ilmenau erforschen das Phänomen und entwickeln Mini-Roboter, die den hydraulischen Antrieb der Spinnenbeine zum Vorbild haben. Rein mechanisch, also nicht hydraulisch, funktionieren dagegen achtbeinige Roboter. Aber warum gerade acht Beine und nicht zwei, wie bei uns Menschen?
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Wie eine Spinne krabbelt Roboter Dante II im Vulkan herum. (Bild: Carnegie Mellon University)
Für uns ist es normal, über etwas zu stolpern und dennoch auf den Beinen bleiben. Für zweibeinige Roboter ist dies (noch) völlig unmöglich: Viel zu kompliziert ist der menschliche Gleichgewichtssinn. Eine geeignete Programmierung für Roboter ist da fast ausgeschlossen. Anders sieht es bei den Spinnen aus. Sie besitzen vier Beinpaare und einen tiefen Körperschwerpunkt. Mit einer solchen Konstellation können sich Roboter sicherer fortbewegen.
Spinnen auf dem Mond
Dies ist eine notwendige Voraussetzung, wenn man sich manche ihrer Einsatzgebiete vor Augen führt: Roboter mit drei oder vier Rädern funktionieren nur auf ebenem Untergrund. Sollen Roboter aber in unwegsames Gelände vordringen, wie zum Beispiel auf die Mond- oder Marsoberfläche, braucht man autonome Maschinen, die sich auf Stein und Geröll bewegen können. So entwickelte die NASA den spinnenähnlichen Roboter Dante II als Vorläufer eines Roboters, der auf seinen vier Beinpaaren einmal andere Planeten erkunden soll.
Jochen Bast (11.03.03)
Infobox
Der Begriff Bionik ist eine Mischung aus Biologie und Technik. Bereits Leonardo da Vinci war Bioniker, obwohl er das Wort nicht kannte. Er analysierte den Flügelschlag von Vögeln und entwarf Modelle für menschliche Flügel. Dabei betrieb er "technische Biologie" und "Bionik". Die technische Biologie ist die Voraussetzung für die Bionik. Sie erforscht die Natur mit Methoden aus den Naturwissenschaften. Vorgänge werden unter physikalischen oder chemischen Gesichtspunkten analysiert. Dabei ist aber nicht die einfache 1:1 Kopie gefragt. Die Bionik entwickelt stattdessen eigene Anregungen für technische Verbesserungen in allen möglichen Anwendungsgebieten. Erfolgreiches Beispiel ist die künstliche Haifischhaut: Wegen ihrer besonderen Oberfläche ist der Strömungswiderstand sehr gering. Bioniker entwickelten daraus Folien und klebten sie auf Flugzeuge. Der Luftwiderstand so ausgestatteter Maschinen sinkt um bis zu drei Prozent, was einen geringeren Verbrauch an Kraftstoff bedeutet.
