Integrative Analyse der Kletterfähigkeit von Insekten und Schlussfolgerungen für robotische Anwendungen - Bedeutung von Haftmechanismen und Anpassungen der Körperhaltung auf unterschiedlich geneigten Substraten

• Antragsteller: Dr. Tom Weihmann
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236408618

Die meisten Tiere müssen täglich Steigungen unterschiedlichen Ausmaßes überwinden. Dabei sind kleine Tiere wie Insekten besonders häufig auch mit steilen Anstiegen konfrontiert. Ihre Lebensräume sind oft geprägt durch vertikale oder sogar überhängende Strukturen. Deshalb dienen sie häufig als Vorbilder für technische Umsetzungen kletterfähiger Maschinen. Die Fähigkeit zum Klettern wird durch verschiedene Mechanismen und morphologische Eigenschaften bestimmt. Die zum Tragen kommenden Mechanismen wie Anpassungen der Körperposition, Dynamik und neuronale Kontrolle sind abhängig von Substratsteigung und Rauhigkeit. Dabei hat die spezifische Morphologie sowohl global, aufgrund variierender Lastverteilungen, als auch lokal, aufgrund unterschiedlicher Haftstrukturen an den Tarsen, Einfluss auf die Kletterfähigkeit. Die komplexen Interaktionen zwischen diesen Faktoren sind weitgehend unerforscht. Dieses Defizit wirkt sich auch auf die gegenwärtige Entwicklung von Laufrobotern aus, deren Fähigkeiten noch deutlich hinter denen biologischer Vorbilder zurückbleiben. Die hier angestrebte integrative Analyse von Kinematik, Dynamik, der Effekte gezielter Manipulationen der tarsalen Haftstrukturen und der Körperhöhe von Schaben, eröffnet die Möglichkeit, tiefere Einsichten in das komplexe Geschehen zu gewinnen. Erkenntnisse bezüglich der Interaktionen von anatomischen, funktionsmorphologischen und physiologischen Merkmalen und Eigenschaften sind unabdingbar, um die Mechanismen zu identifizieren, die am besten auf technische Lösungen übertragen werden können. Die Möglichkeit, meine Fähigkeiten als biomechanisch orientierter Biologe in eine der führenden funktionsmorphologisch arbeitenden Gruppen einbringen zu können, wird es uns erlauben die Mechanismen, die beim Klettern schneller, mehrbeiniger Tiere wirksam sind deutlich besser zu verstehen und Konsequenzen unterschiedlicher Anpassungen des lokomotorischen Apparates für das Verhalten und die Ökologie der Tiere abzuschätzen. Die genaue Kenntnis der wirksamen Mechanismen wird es schließlich auch ermöglichen, vorhandene Laufmaschinen so zu optimieren, dass sie Steigungen deutlich besser meistern können und neu zu entwickelnde Roboter und Maschinen so zu konzipieren, dass sie die wichtigsten Mechanismen optimal umsetzen können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Walter Federle