Forschende bauen Roboter-Schildkröte mit 3D-Druck für Geländetests

Um die einzigartige Fortbewegung von Meeresschildkröten zu erforschen, haben Wissenschaftler*innen der Universität Notre Dame einen Roboter-Schildkröten-Prototyp entwickelt. Der Roboter ahmt mit 3D-gedrucktem Gehäuse und form-flexiblen Silikon-Flossen die Anpassungsfähigkeit echter Schildkröten nach. In Tests wird untersucht, wie die Tiere sich auf verschiedenen Untergründen bewegen. Die Erkenntnisse könnten helfen, anpassungsfähigere Roboter zu bauen.

“Die einzigartige Körperform der Meeresschildkröten, die Morphologie ihrer Brustflossen und ihre vielfältigen Gangmuster machen sie sehr anpassungsfähig”, so Yasemin Ozkan-Aydin, Assistenzprofessorin für Elektrotechnik an der University of Notre Dame und Robotikerin.

“Die Nachahmung dieser Anpassungsfähigkeit ist eine Herausforderung, denn sie erfordert ein umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Morphologie, Flexibilität und Gangart mit der Umwelt. Wenn wir untersuchen, wie Meeresschildkröten ihre Gangart anpassen, um sich in komplexem und abwechslungsreichem Gelände fortzubewegen, kann uns das helfen, vielseitigere Roboter zu entwerfen.”

Ozkan-Aydin, der Doktorand der Elektrotechnik Nnamdi Chikere und der Student John Simon McElroy, ein Naughton-Stipendiat des University College Dublin, haben eine Roboter-Schildkröte entworfen und gebaut, die sie in verschiedenen Umgebungen auf dem Campus von Notre Dame testen. Ihr Roboter ahmt den Antrieb einer echten Meeresschildkröte nach: Seine Vorderflossen bewegen ihn vorwärts, während seine kleineren Hinterflossen ihm erlauben, die Richtung zu ändern.

Zu den Hauptkomponenten des Schildkröten-Roboters gehören ein ovaler Körper, vier unabhängig gesteuerte Flossen, eine elektronische Steuereinheit an Bord, ein Multi-Sensor-Gerät und eine Batterie. Rahmen und Flossenverbindungen sind mit einem festen Polymer 3D-gedruckt, während die Flossen aus Silikon geformt sind, das Flexibilität und Steifigkeit kombiniert.

“Um die Anpassungsfähigkeit und Vielseitigkeit zu maximieren, haben wir die Fortbewegungsmuster verschiedener Arten untersucht und die effektivsten Aspekte von jeder Art übernommen”, so Ozkan-Aydin.

Das Design des Roboters basiert auf Daten aus zoologischen Studien über Morphologie, Gangmuster und Flipperflexibilität verschiedener Meeresschildkrötenarten. Die Jungtiere dieser Spezies haben es Ozkan-Aydin besonders angetan, da sie besonders verletzlich sind und gefährliche Wege vom Nest zum Meer zurücklegen müssen.

Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, diese Roboter-Schildkröten einzusetzen, um echte Schildkröten-Jungtiere sicher ins Meer zu leiten und so die Risiken in dieser kritischen Phase zu minimieren.

“Wir hoffen, mit diesen Robotern Meeresschildkrötenbabys sicher ins Meer führen zu können und die Risiken, denen sie in dieser kritischen Zeit ausgesetzt sind, zu minimieren”, sagte Ozkan-Aydin.