Natur Vorbild für Hightech BionicAnts: Ameisen stehen für Roboter Modell

Von Waltraud Messmann | 22.04.2015, 19:06 Uhr

Mit vereinten Kräften ziehen die Hightech-Ameisen so lange an einem blauen Objekt, bis sie es an die Bande eines Feldes bewegt haben. Wie ihre Vorbilder in der Natur sind auch die BionicAnts genannten Roboter-Ameisen Meister effizienter Zusammenarbeit. Schwere Lasten transportieren sie, indem sie sich in einer intelligenten Arbeitsteilung genau aufeinander abstimmen.

Die bionischen Ameisen der Esslinger Firma Festo sollen zeigen, wie Roboter künftig untereinander kommunizieren könnten. Die Hightech-Krabbeltiere suchen sich selbstständig ein Objekt und verschieben es gemeinsam dorthin, wo es hin soll. Wie ihre lebenden Vorbilder handeln sie autonom – ordnen sich dabei aber einem gemeinsamen Ziel unter.

Die künstlichen Ameisen haben die Ingenieure in Zusammenarbeit mit Biologen der Universität Ulm entwickelt. Das Wort Ants in der Produktbezeichnung steht dabei nicht nur für Ameisen, sondern auch als Abkürzung für „Autonomous Networking Technologies“ (Technologie für autonome Zusammenarbeit).

Während echte Ameisen sich beim Lastentransport über Duftmarken, Berührungen oder Vibrationen verständigen, stehen die Roboter-Ameisen über ein Funkmodul am Rumpf miteinander in Kontakt. Über das Modul kommunizieren sie miteinander und stimmen ihre Handlungen und Bewegungen aufeinander ab.

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Trifft eine der Roboterameisen zum Beispiel auf ein Objekt, beginnt sie, es vor sich herzuschieben. Ist das Objekt zu schwer, um es allein zu bewegen, ruft sie per Funk andere herbei, die ihr helfen sollen.

Die Hightech-Insekten sind knapp 14 Zentimeter groß und bestehen aus Bauteilen, die mithilfe von Laserstrahlen Schicht für Schicht aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt werden. Auf der Oberfläche der BionicAnts befinden sich jede Menge elektronische Schaltungen. Beine und Greifer lassen sich mit Biegewandlern präzise und schnell steuern.

Für die nötige Orientierung sorgen 3-D-Kameras in den Ameisen-Augen sowie ein optischer Sensor. Er ist am Unterbauch angebracht und erkennt an der Bodenstruktur, wie sich der Körper im Verhältnis zum Untergrund bewegt. Die Ameisen werden nicht ferngesteuert, sondern kommunizieren und agieren autonom. Die Datenverarbeitung geschieht auf dem Roboter selbst.

Sogar ihre Stromversorgung können die kleinen Roboter über zwei Akkus, die sich im mittleren Körpersegment befinden, selbstständig wieder aufladen. Dafür müssen sie über ihre Fühler aus Federstahl den Kontakt zur Ladestation aufnehmen.

In der Natur bestehen Ameisenstraßen oft aus unzähligen Tieren, die ihre Nahrung zum Bau schleppen. Wie dort, sind auch in dem künstlichen Ameisenvolk von Festo alle BionicAnts gleichberechtigt. Ihre Anzahl kann beliebig verändert werden.

Wissenschaftler versuchen schon seit einiger Zeit, Schwarmverhalten in der Natur mit künstlicher Intelligenz nachzubauen. Zielsetzung ist es, solche Prozesse für den Menschen nutzbar zu machen. Die Hightech- Ameisen dienen zum Beispiel als Forschungsobjekte für kooperatives Verhalten in der verteilten Automatisierung. Für Forscher besonders interessant ist dabei die Frage, wie sich der Schwarm organisiert und wie sich die Tiere untereinander abstimmen.

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Ein besonders anschauliches Beispiel für den perfekten Informationsfluss und die Selbstorganisation im Reich der Insekten liefern übrigens die Termiten. In ihren stabilen, gut belüfteten und feuchtigkeitskontrollierten Bauwerken können Millionen der Tiere leben. Die über vier Meter hohen Wunderwerke aber entstehen, obwohl die einzelne Termite nicht weiß, was sie tut. Die „Intelligenz“ steckt sozusagen im System.

Diese Art von Intelligenz ist auch Voraussetzung für das Funktionieren des innovativen Konzepts des „Internets der Dinge“, bei dem Objekte über das Netz Informationen austauschen können. Befehle werden überflüssig. Das System versteht je nach Situation, was gerade notwendig oder angemessen ist: In einem so konzipierten Haushalt setzt sich die Waschmaschine selbstständig nur dann in Gang, wenn der Strom gerade besonders günstig ist.