Roboter stellt Rekord im Hochsprung auf

Flöhe zählen zu den besten Sprungkünstlern in der Natur. Bei nur zwei bis drei Millimetern Körperlänge können sie über einen halben Meter weit springen – etwa das Zweihundertfache ihrer Körpergröße. Erstmals kommt nun ein Roboter nahe an diese enorme Leistung heran. Er ist etwa 30 Zentimeter klein und erreichte mit mehr als 30 Metern eine Sprunghöhe von rund dem Hundertfachen seiner eigenen Größe. Damit stellte er einen neuen Rekord auf. Wie die Entwickler des Prototyps in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, könnten solche Sprungroboter in Zukunft bei Expeditionen in zerklüftetem Gelände oder sogar auf Mondmissionen eingesetzt werden.

Sprungroboter

Für ihre Entwicklung hatten Elliot W. Hawkes von der University of California in Santa Barbara und seine Kollegen zunächst natürliche Sprungstrategien von Insekten und anderen Tieren analysiert. Meist basieren sie darauf, dass die Tiere Muskeln schnell anspannen. Aufbauend auf den Erkenntnissen entwickelte das Forscherteam dann einen Sprungroboter mit gebogenen Streben aus etwa 40 Zentimeter langen, dünnen Kohlefasern. Dazwischen spannten sie außerdem Gummibänder, die für zusätzliche Stabilität sorgten.

Aufgehängt an einer Mittelachse ließen sich die Streben wie zwei übereinander gekreuzte Bögen spannen. Dank eines Hebels, der beim Spannen in ein Zahnrad einrastete, ließ sich die Spannung der Bögen nach und nach erhöhen. Hierfür nutzten die Entwickler einen Elektromotor, der – anders als die natürlichen Vorbilder – über Drehbewegungen arbeitet und so stärkere Kräfte ausüben konnte. Es dauerte etwa eine halbe Minute, bis der Elektromotor die geraden Kohlefaserstreben vollständig zu runden Böden gespannt hatte.

Lösten die Forscher den Spannhebel, entspannten sich die Bögen schlagartig. Dabei beschleunigte der nur 30 Gramm schwere Sprungroboter wie ein Pfeil binnen neun Mikrosekunden auf eine Geschwindigkeit von 28 Metern pro Sekunde – umgerechnet rund 100 Kilometer pro Stunde. So erreichte er eine beachtliche Höhe von knapp 33 Metern. Wieder auf die Erde gefallen konnten die Bögen mit dem Elektromotor abermals für den nächsten Sprung gespannt werden.

Auf der Erde könnten sich solche Sprungroboter – ausgestattet mit kleinen Kameras und Sensoren – zusätzlich zu Flugdrohnen für die Erkundung schwer zugänglicher Gegenden eignen. Darüber hinaus ließe sich ein solcher Roboter besonders auf anderen Himmelskörpern einsetzen: So könnte er auf dem Mond sogar bis zu 125 Meter hohe Sprünge vollbringen, da dort die Schwerkraft nur etwa ein Sechstel so groß ist wie auf der Erde. Nach Berechnungen der Forscher könnte der Roboter dort bis zu einem halben Kilometer weit springen. Damit ließen sich bei zukünftigen Expeditionen auf dem Mond deutlich größere Regionen erkunden als heute nur mit rollenden Rovern.