Weiche Maschinen: Warum Tiere die Zukunft der Robotik sind

Der kleine Roboter sieht aus wie ein Mantarochen. Zugegeben, er ist etwas kleiner, aber genau wie sein tierisches Vorbild hebt und senkt er seine Flossen, wenn er vorwärts schwimmen will. Die chinesischen Wissenschaftler, die den Robo-Rochen gebaut haben, haben ihm einen besonderen Antrieb verpasst, mit dem er drei Stunden lang schwimmen kann. Er ist wireless, schnell und temperaturunempfindlich. Roboter dieser Art, so hoffen die Entwickler, könnten zu den perfekten Meereserkundern werden. Sie könnten alte Schiffswracks erforschen oder die Temperatur der Meere messen.

Gleichzeitig ist der künstliche Rochen Teil einer Entwicklung, die in der Robotik immer wichtiger wird: der Kombination von Soft Robotics und Bionik. Das Ergebnis sind weiche Roboter, die wie Tiere aussehen und funktionieren. Es gibt zum Beispiel Robo-Raupen, Quallen oder Oktopusse. Was auf den ersten Blick aussieht wie Spielerei, könnte die Zukunft der Roboter-Entwicklung sein.

Elias Knubben ist Leiter des Bereichs Corporate Bionic Projects  bei Festo, einem Hersteller für Automatisierungstechnik aus Esslingen am Neckar. Er arbeitet an Systemen wie dem OctopusGripper. Angelehnt an sein tierisches Vorbild hat dieser Roboterarm ein Tentakel mit Saugknöpfen, das sich um Objekte schlingen kann.

„In der alten Welt ist alles auf ein Produkt optimiert“, erklärt Knubben. Am Anfang stehe das Rohmaterial und am Ende des Prozesses komme ein bestimmtes Produkt heraus. In der Zukunft werde sich das ändern, dann müssten Maschinen intelligenter und flexibler sein als heute. „Ein Greifer greift dann zum Beispiel nicht nur ein einziges Bauteil, sondern ganz unterschiedliche.“ Für herkömmliche Roboter ist das derzeit noch ein Problem. Flexibilität ist aber nicht nur in der Industrie wichtig. Auch ein Roboter, der vielleicht eines Tages Operationen an Menschen durchführt, muss verschiedene „Handgriffe“ beherrschen.

Das Ziel sei nicht, den Menschen irgendwann überflüssig zu machen, sagt Knubben. Im Gegenteil: „Bei vielen Prozessen, die man nicht voll automatisieren kann, müssen Mensch und Maschine eng zusammenarbeiten.“ Damit Roboter und Menschen friedlich und vor allem unfallfrei miteinander auskommen, müssen sich die Roboter ändern. Es braucht weiche, flexible Maschinen.

Die meisten Roboter, wie wir sie heute kennen, sind hingegen eher steif. Die Softrobotik interessiert sich für elastische Materialien, die sich biegen, zusammenknautschen oder ziehen lassen. Wenn der Greifer eines Roboters weich ist, dann kann der Mensch sich zum Beispiel nicht die Finger einklemmen, wenn der Roboter ihm etwas reicht.

Was hat das alles mit einem Oktopus zu tun? Die Natur ist für die Softrobotik eine gute Inspirationsquelle, schließlich gibt es dort viele weiche Strukturen, von denen man sich etwas abschauen kann. Rüssel, Hände, Tentakel – die Herausforderung des Greifens hat die Evolution auf ganz unterschiedliche Arten gelöst. Und stets sind die Mechanismen flexibel. Kartoffel oder Stein, das macht für ein Tentakel keinen Unterschied.

Wenn Knubben und sein Team sich von der Natur inspirieren lassen oder eine konkrete Problemstellung lösen wollen, beginnt die eigentliche Herausforderung. „Wir müssen letztlich mit toter Materie arbeiten“, sagt er. Die Roboter-Tentakel wachsen nicht, sie haben keine Selbstheilungskräfte, sie sind eine technische Abstraktion. „Wir orientieren uns immer an der Funktionalität“, sagt Knubben. Das bedeutet Fragen zu stellen: Warum bewegt sich das Tentakel, warum greift es, wie setzt der Oktopus es ein, um ein Glas zu öffnen? Die Antworten muss man dann in Technik zu übersetzen.

Für Knubben ist die Softrobotik eher eine Ergänzung als eine Alternative zur heutigen Technologie. Noch seien die weichen Materialien jedoch schwierig zu handhaben. „Im Einzelfall ist es ein weiter Weg, bis solche Strukturen in der Industrie mit den entsprechenden Anforderungen, die dort herrschen, wirklich eingesetzt werden.“ Doch in Zukunft werde die Softrobotik immer wichtiger.