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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

GrowBot: Kletterpflanzen als Ideengeber für ein neuartige Bewegungs- und Verankerungsparadigmen von bioinspirierten kletternden Robotern

Wednesday (18.09.2019)
14:30 - 15:00 Uhr Tammann
Bestandteil von:


Im interdisziplinäres Projekt "GrowBot" kooperieren Wissenschaftler/innen aus den Bereichen Robotik, Botanik, Physik, Mathematik, Materialwissenschaften und Informatik haben sie das Ziel, bio-inspirierte Roboter zu entwickeln und zu bauen, die wie Pflanzen klettern, sich in ihrer Umgebung orientieren und sich an verändernderliche Umweltbedingungen anpassen. Hierbei dienen Kletterpflanzen mit ihrer veränderlichen Achsenmechanik, ihren vielfältigen Anhaftmechanismen und ihren Suchbewegungen nach neuen Verankerungspunkten als Ideengeber für neuartige Bewegungs- und Verankerungsparadigmen von bio-inspirierten (Kletter-)Robotern. „GrowBot“ konzentriert sich auf die Übertragung der Fähigkeiten von Kletterpflanzen, die mit ihren kletternden Stämmen geeignete Stützstrukturen finden, sich in diesen orientieren und bewegen können sowie sich mittels unterschiedlicher Verankerungsstrategien auf verschiedenartigen Oberflächen verankern zu können.

Ausgangspunkt sind Ergebnisse, die belegen, dass sich die mechanischen Eigenschaften von Lianenachsen im Verlauf der Ontogenie ausgehend von sehr biege- und torsionssteifen jungen Suchertrieben drastisch verändern. Alte Lianenstämme sind extrem biege- und torsionflexibel, was sich in einer Verringerung des Biege- bzw. Torsionsmodul um das bis zu 15fache wiederspiegelt. Hinsichtlich der unterschiedlichen Arten der Befestigung haben vor allem Arten, die sich mit Wurzeln und Wurzelhaaren bzw. mit Ranken (mit oder ohne Haftscheiben) dauerhaft an der Wirtspflanze befestigen sowie Arten, die sich permanent oder temporär mit gekrümmten Hakenstrukturen fixieren, ein hohes Potential als Ideengeber für kletternde Roboter. Unsere Ergebnisse belegen sowohl für dauerhafte und temporäre Befestigung, dass die strukturellen Eigenschaften der beteiligten Pflanzenoberflächen auf meso-, mikro- und nanoskaliger Ebene die mechanischen Hafteigenschaften wesentlich beeinflussen. Im Falle einer dauerhaften Befestigung finden sich zudem oft organische Klebstoffe, die von den anhaftenden Mikrostrukturen abgesondert werden. Basierend auf quantitativen Analysen der Funktionsprinzipien von Kletterpflanzen wird es möglich, einen vollkommen neuartigen Typ bio-inspirierter Roboter zu entwickeln und zu bauen, der in vielfältigen Anwendungsfeldern eingesetzt werden kann.

 

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Thomas Speck
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Marc Thielen
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Dr. Barbara Mazzolai
    Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)