Ein Forscher-Team unter Leitung der Brown University hat erste Schritte zum Bau eines Unterwasser-Navigationsroboters präsentiert, der nach Krill-Manier schwimmt. In der kürzlich in "Scientific Reports" veröffentlichten Studie skizzieren sie das Design der kleinen Roboterplattform "Pleobot". Sie dient sowohl dem Verständnis der krillähnlichen Schwimmmethode als auch als Basis zum Bau manövrierfähiger Unterwasserroboter.
Die Entwicklung folgt der Idee eines Netzes von verbundenen autonomen Robotern, die sich koordiniert bewegen, um in der dunklen Ozean-Umgebung zu navigieren, während sie wissenschaftliche Untersuchungen, Such- und Rettungsmissionen durchführen. Pleobot besteht aus drei gelenkigen Teilen, die das krillähnliche (metachronale) Schwimmen nachahmen. Krill hat die Forscher zum Bau inspiriert, weil das Krebstier das Schwimmen, Beschleunigen, Bremsen und Wenden meisterhaft beherrscht.
Die Studie zeigt Pleobots Fähigkeit, die Beine schwimmenden Krills nachzuahmen und liefern neue Erkenntnisse über Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit und erforderlicher Struktur, um das stetige Vorwärtskommen des Krills zu gewährleisten. "Experimente mit Organismen sind schwierig und unvorhersehbar", sagt Hauptautorin Sara Oliveira Santos. "Pleobot ermöglicht uns eine unvergleichliche Auflösung und Kontrolle, um alle Aspekte des krillähnlichen Schwimmens zu untersuchen, die es ihm ermöglichen, sich hervorragend unter Wasser zu manövrieren. Unser Ziel war es, ein umfassendes Instrument zum Verständnis des Krillschwimmens zu entwickeln, das alle Details einbezieht, die den Krill zu einem so athletischen Schwimmer machen."
Ein Hauptziel des Projekts ist das Verständnis davon, wie metachrone Schwimmer wie der Krill in komplexen Meeresumgebungen funktionieren und massive vertikale Wanderungen von über 1.000 Metern zweimal täglich durchführen. "Wir haben Momentaufnahmen der Mechanismen, die sie für ein effizientes Schwimmen nutzen, aber wir haben keine umfassenden Daten", sagt Koautor Nils Tack. "Wir haben einen Roboter gebaut und programmiert, der die wesentlichen Bewegungen der Beine präzise nachahmt, um bestimmte Bewegungen auszuführen und die Form der Anhängsel zu verändern. Dadurch können wir verschiedene Konfigurationen untersuchen, um Messungen und Vergleiche durchzuführen, die sonst mit lebenden Tieren nicht möglich sind."
Die metachrone Schwimmtechnik kann zu einer bemerkenswerten Manövrierfähigkeit führen, die der Krill oft durch aufeinanderfolgenden Einsatz seiner Schwimmbeine in einer wellenartigen Bewegung von hinten nach vorne zeigt. Die Forscher glauben, dass ausbreitungsfähige Schwarmsysteme künftig zur Kartierung der Ozeane, zur Teilnahme an Such- und Bergungsmissionen, bei denen grosse Gebiete abgedeckt werden oder zur Erforschung der Ozeane von Monden im Sonnensystem eingesetzt werden können.
