ZodiAq: Neuer Ansatz für Unterwasserroboter mit tentakelbasierter Fortbewegung
Ein Team von Forschenden hat mit ZodiAq einen ungewöhnlichen Unterwasserroboter entwickelt, der sich nicht wie herkömmliche Modelle mit Propellern, sondern mithilfe rotierender, tentakelartiger Anhänge fortbewegt. Ziel dieses Projekts ist es, eine schonendere und flexiblere Methode der Fortbewegung im Wasser zu ermöglichen – mit potenziellen Vorteilen für Umweltbeobachtung, Biologie und Robotik.
Inspiration aus der Natur
Der Fortbewegungsmechanismus von ZodiAq ist an die Bewegung von Mikroorganismen wie Bakterienflagellen angelehnt. Diese biologischen „Rotoren“ ermöglichen es Bakterien, sich effizient in Flüssigkeiten zu bewegen, ohne auf komplexe Gelenkstrukturen angewiesen zu sein. Das Team übertrug dieses Prinzip auf eine technische Plattform mit dem Ziel, ein ebenso effizientes wie robustes Antriebssystem zu entwickeln.
Konstruktion und technische Merkmale
Der Roboter besteht aus einem Dodekaeder, also einem Körper mit zwölf gleichmäßigen Flächen. An jeder dieser Flächen ist ein flexibler „Tentakel“ montiert – ein weicher, gebogener Arm, der durch einen kleinen Motor angetrieben wird. Jeder dieser Tentakel ist um etwa 45 Grad gebogen und rotiert bei Betrieb um die eigene Achse. Durch diese Rotation entsteht ein Strömungseffekt, der den Roboter antreibt.
- Insgesamt 12 rotierende Tentakel
- Individuelle Ansteuerung durch separate Motoren
- Flexibles Material für sanfte Bewegungen
- Bewegungsgeschwindigkeit: ca. zwei Körperlängen pro 15 Sekunden
Die Tentakel bewegen sich synchronisiert oder einzeln, wodurch sich die Richtung und Position des Roboters flexibel anpassen lässt. Eine vollständige Rotation aller Tentakel ist nicht nötig – bereits partielle Bewegungen führen zu Veränderungen in Richtung und Schub.
Vorteile gegenüber traditionellen Antriebssystemen
Im Vergleich zu Propellern oder Strahlantrieben bietet ZodiAq mehrere potenzielle Vorteile:
- Redundanz: Fällt ein Tentakel aus, kompensieren die übrigen die Bewegung.
- Weniger Umwelteinfluss: Die sanfte Bewegung reduziert das Aufwirbeln von Sediment und stört weniger das maritime Ökosystem.
- Modularität: Die Tentakel lassen sich einfach austauschen oder anpassen.
- Vielseitige Steuerung: Durch gezielte Kombination der Tentakelbewegungen sind komplexe Bewegungsmuster möglich.
Aktuelle Herausforderungen
Trotz der Vorteile stehen die Entwickler noch vor technischen Herausforderungen. Eine davon ist die Orientierung: Da der Roboter keine eindeutige Vorderseite besitzt, ist es schwer, Sensoren wie Kameras oder Sonar gezielt auszurichten. Die gleichmäßige Form erschwert die Navigation in bestimmten Situationen, etwa beim Ansteuern eines festen Ziels.
Ein weiterer Aspekt ist die Energieeffizienz. Zwar ist der Roboter durch seine langsame Bewegung und geringe Störung der Umwelt ideal für empfindliche Umgebungen, doch für schnelle Einsätze, z. B. bei Such- und Rettungsmissionen, wäre eine höhere Geschwindigkeit erforderlich.
Potenzielle Einsatzbereiche
Der Roboter könnte vor allem in folgenden Bereichen eingesetzt werden:
- Meeresbiologie: Beobachtung von Tieren und Pflanzen in ihrer natürlichen Umgebung
- Archäologie unter Wasser: Untersuchung empfindlicher Fundstellen ohne Aufwirbelung von Sedimenten
- Umweltüberwachung: Messung von Wasserqualität und -strömungen
- Lehr- und Forschungszwecke: Demonstration neuer Fortbewegungsprinzipien in der Robotik
Zukunftsausblick
Die Entwickler sehen in ZodiAq einen Prototypen für eine neue Generation von Unterwasserrobotern, die robuster, flexibler und umweltfreundlicher agieren als bisherige Modelle. Künftige Entwicklungen könnten noch effizientere Antriebe, verbesserte Navigation und präzisere Sensorintegration umfassen.
Auch die Automatisierung und Steuerung durch künstliche Intelligenz ist denkbar – etwa um Bewegungsabläufe selbstständig an Strömungen oder Hindernisse anzupassen. Damit wäre ZodiAq nicht nur ein spannender Forschungsgegenstand, sondern ein möglicher Vorläufer für künftige autonome Systeme in der Unterwasserforschung.