Komplexe Aufgaben meistern
Der Oktopus nutzt seine Arme für zahlreiche Zwecke - zum Greifen, Heranziehen von Objekten, Schwimmen und Krabbeln. Sie haben mehr Freiheitsgrade als komplizierte Roboterarme. Diese Vielfalt rührt aus der komplizierten Organisation und Biomechanik der inneren Muskeln. Die beeindruckenden Fähigkeiten von Oktopusarmen dienen seit Langem als Inspiration für das Design und die Steuerung weicher Roboter. Diese haben das Potenzial, komplexe Aufgaben in unstrukturierten Umgebungen auszuführen und gleichzeitig mit Menschen zusammenzuarbeiten, ohne diese zu gefährden.
"Die Oktopusarme werden von drei großen inneren Muskelgruppen angetrieben - longitudinal, quer und schräg - die dazu führen, dass sich der Arm nahezu beliebig verformen kann. Das verleiht den weichen, muskulösen Armen erhebliche Freiheiten", unterstreicht Doktorand Heng-Sheng Chang. Das gelingt unter anderem mit der Ausstattung der Muskeln mit Energiespeichern. "Muskeln mit gespeicherter Energie vereinfachen die Steuerung des Arms, weil sich die nötigen Muskelaktivierungen zur Lösung von Manipulationsaufgaben wie Greifen und Greifen leichter berechnen lassen", ergänzt Postdoc Udit Halder.
Multidisziplinäre Umsetzung
Diese Erkenntnisse haben laut den Experten in einer Simulation zu bemerkenswert lebensechten Bewegungen des Oktopusarms geführt. "Unser Ansatz bietet mathematische Leistungsgarantien, die bei alternativen Ansätzen, einschließlich des maschinellen Lernens, oft fehlen", erzählt Halder. An der Entwicklung arbeiteten Biologen mit, die Experimente mit Kraken durchgeführt haben, um die Mechanik der Muskeln besser kennenzulernen, sowie Robotiker, die diese Erkenntnisse auf echte weiche Roboter übertrugen. (pte)