Wer erinnert sich nicht an Jules Vernes 20.000 Meilen unter dem Meer? Mit wohligem Gruseln lasen wir über den Angriff des Riesenkraken. Fast fühlten wir uns selbst mit eiserner Kraft von dem Fangarm umschlungen und trotz tapferer Gegenwehr von Kapitän Nemo und seinen Getreuen in die finsteren Tiefen gezogen. Glücklicherweise ist die Wahrscheinlichkeit, auf hoher See von einem Riesenkraken angegriffen zu werden, äußerst gering. Dafür könnte es uns künftig auf dem Trockenen erwischen.

Amerikanische Wissenschaftler haben eine neue Form von so genannten Roboter-Manipulatoren entwickelt. Das sind die beweglichen Teile eines Roboters, mit denen er greift oder Arbeiten verrichtet. Statt mit Klauen oder Greifern packen die Maschinenwesen jetzt mit langen, tintenfischartigen Fangarmen zu. Octor heißt das Projekt (Kurzform für sOft robotiC manipulaTORs etwa: weiche Roboter-Manipulatoren). Daran beteiligt sind diverse Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie die Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa). Der Think Tank der US-Armee, der das Projekt auch finanziert, hat unter anderem die Entwicklung des Internet, die Tarnkappentechnologie (Stealth) und das Satellitennavigationssystem GPS vorangetrieben. Laut Jan Walker, Sprecherin der Darpa, ist das Ziel des Octor-Projekts, »einen vollkommen neuen Typus eines Manipulators zu bauen, der sowohl in zivilen, als auch in militärischen Szenarien zum Einsatz kommt«.

Funktionell ahmt der Robotertentakel, OctArm genannt, den Fangarm eines Tintenfischs oder den Rüssel eines Elefanten nach. Diese Extremitäten bestehen nur aus Muskeln und werden von keinem Skelett gestützt. Das macht sie sehr wendig und flexibel. Menschen verfügen übrigens ebenfalls über ein ähnliches Körperteil, nämlich die Zunge.

Wie der reale, so wird auch der künstliche Fangarm von Muskeln bewegt. Nur bestehen diese nicht aus Fleisch und Blut, sondern aus einem elastischen Gummischlauch, der mit Kunststofffasern umwickelt ist. Pumpt man Luft in den Schlauch, dehnt dieser sich aus, die umgebenden Fasern bewirken eine Zugbewegung. Der Amerikaner Joseph McKibben entwickelte diese pneumatischen Muskeln schon 1957 als Antrieb für Armprothesen. Heute werden sie für industrielle Zwecke unter anderem von dem Stuttgarter Unternehmen Festo hergestellt.

Im Inneren des Robo-Tentakels sind bis zu sechs der pneumatischen Muskeln kreisförmig angeordnet. Er ist zudem in mehrere Sektoren aufgeteilt, die sich unabhängig voneinander bewegen lassen. Gesteuert wird der OctArm mit einem Joystick. Eine eigens entwickelte Software übersetzt dessen Bewegungen in Befehle für einen Kompressor, der dann die einzelnen Muskeln aufpumpt.

Kein einfaches Unterfangen, erklärt Ian D. Walker, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Universität von Clemson im US-Bundesstaat South Carolina. Seit fast zehn Jahren bastelt sein Team an dieser Software. Die größte Schwierigkeit sei gewesen, sich in die Welt der Wirbellosen hineinzudenken. »Wir sind von unseren Armen und Fingern her an Wirbelstrukturen gewohnt«, erklärt er. Herkömmliche Roboter mit Gliedern und Gelenken zu steuern sei deshalb nicht so schwierig. Die wirbellosen Tentakel bewegten sich ganz anders. »Deshalb haben wir mit Biologen zusammengearbeitet.«

Inzwischen ist die Software genügend ausgereift, um den Arm in Echtzeit zu steuern – allerdings noch nicht perfekt. In Tests zeigten sich schon die Vorteile des flexiblen, anderthalb Meter langen OctArm-Prototypen: Er kann auf engstem Raum arbeiten. Wie ein Oktopus unter Steinen oder in Höhlen nach Beute sucht, greift der pneumatische Tentakel in schmale Ritzen oder um die Ecke. Mühelos schlängelt er sich durch ein gewundenes Rohr. Auch beim Zupacken ist er einem Greifer überlegen, denn letzterer ist ungeschickt im Umgang mit unregelmäßigen Formen. Der Tentakel hingegen wickelt sich einfach um einen Gegenstand und zieht ihn heraus. Ob hart oder weich, regelmäßig oder unregelmäßig geformt, ist egal. Sogar Kugeln entgleiten ihm nicht. Der neueste OctArm verfügt über einfache Saugnäpfe, mit denen er noch besser zupacken kann.

Die Kraft des Arms wird von seinem Durchmesser und dem Luftdruck bestimmt. Derzeit arbeiten die Forscher mit einem Durchmesser von etwa 15 Zentimetern und einem Druck von etwa vier Bar. Das entspricht grob dem doppelten Druck in einem Autoreifen und reicht aus, um zum Beispiel eine Holzpalette festzuhalten, wenn ein Fahrzeug sie über unebenes Gelände zieht. Gleichzeitig ist der OctArm sensibel genug, um ein Glas zu greifen, ohne es zu zerbrechen.

Diese Fähigkeiten, erklärt Ian D. Walker, verleihen dem OctArm »einen großen Vorteil gegenüber konventionellen Industrierobotern«. Letztere werden zwar auch weiterhin in der Produktion ihren klar umrissenen Aufgaben nachkommen, aber: »In eher unstrukturierten Umgebungen, wo nicht alles planbar ist und Roboter sich stärker anpassen müssen, da bin ich mir sicher, werden in Zukunft eher die flexiblen Roboter zum Einsatz kommen.« Auf einen fahrbahren Untersatz montiert und mit einer Kamera ausgestattet, wird aus dem OctArm beispielsweise ein vielseitig einsetzbarer, ferngesteuerter Aufklärungsroboter. Er kann im Straßenkampf um die nächste Ecke spähen, fremde Planeten erkunden oder unter Trümmern nach Verschütteten suchen. »Wir sind überzeugt, dass dieser Arm ein breites Einsatzspektrum haben wird«, sagt die Darpa-Sprecherin, »von der Chirurgie bis hin zu Such- und Rettungsaktionen«.

Für die unterschiedlichen Aufgaben, versichern die Forscher, sei das System in praktisch jeder Hinsicht skalierbar: sowohl bezüglich der Kraft als auch der Anzahl der Arme. In der Zukunft ringeln sich womöglich pneumatische Fangarme durch das Schlafzimmerfenster und angeln Jules-Verne-Fans, die mit roten Ohren 20.000 Meilen unter dem Meer lesen.

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