Robo-Neunauge "AgnathaX" hilft Neurologie

EPFL-Forscher klären, warum Wirbeltiere nach Rückenmarksverletzung weiter beweglich bleiben

EPFL-Forscher mit "AgnathaX": Neunauge diente als Vorbild (Foto: epfl.ch)

Lausanne (pte031/13.08.2021/12:30)

AgnathaX ist ein schwimmfähiger Roboter, der Wissenschaftlern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne https://www.epfl.ch (EPFL) in der Schweiz revolutionäre Erkenntnisse gebracht hat. Sie wissen jetzt wahrscheinlich (ganz sicher sind sie sich noch nicht), warum einige Wirbeltiere nach einer Rückenmarksverletzung ihre Bewegungsfähigkeit behalten. Zu diesen gehört das Neunauge, das auch Vorbild für AgnathaX war. Möglicherweise lässt sich auf Grund dieses Wissens auch die Leistung von Schwimmrobotern verbessern, die für Such- und Rettungseinsätze sowie für die Umweltüberwachung eingesetzt werden. Der Roboter ist von Forschern des Biorobotics Laboratory (BioRob) an der EPFL-Ingenieursschule entwickelt worden. 

[b]Wie das Nervensystem Informationen verarbeitet[/b]

„Unser Ziel war es, an diesem Roboter zu untersuchen, wie das Nervensystem sensorische Informationen verarbeitet, um eine bestimmte Art von Bewegung zu erzeugen", sagt Professor Auke Ijspeert, Leiter des BioRob. „Dieser Mechanismus lässt sich in lebenden Organismen schwer untersuchen, da die verschiedenen Komponenten des zentralen und peripheren Nervensystems im Rückenmark stark miteinander verknüpft sind." Das mache es schwierig, ihre Dynamik und den Einfluss, den sie aufeinander haben, zu verstehen. Aus der Beobachtung des künstlichen Neunauges konnten die Forscher schließen, dass das Zusammenwirken der beiden Nervensysteme entscheidend für die Zuverlässigkeit der Fortbewegung ist.

[b]Schlängelnde Bewegung dank zehn Segmenten[/b]

AgnathaX ist ein langer, aalartiger Roboter, der sich wie ein Neunauge fortbewegt. Er enthält eine Reihe von Motoren, die die zehn Segmente des Roboters in wellenförmige Bewegungen versetzen, wie es die Muskeln des lebenden Neunauges tun. Der Roboter verfügt auch über seitlich entlang seiner Segmente verteilte Kraftsensoren, die wie die druckempfindlichen Zellen auf der Haut eines Neunauges arbeiten und die Kraft des Wassers erfassen, die auf den Roboter einwirkt.

[b]Forschung im Pool[/b]

Das Forschungsteam erfasste die Bewegungen des Roboters mit mathematischen Modellen, um die verschiedenen Komponenten des Nervensystems zu simulieren und seine komplizierte Dynamik besser zu verstehen. „Wir ließen AgnathaX in einem Pool schwimmen, der mit einem Motion-Tracking-System ausgestattet war, damit wir die Bewegungen des Roboters auch real messen konnten", sagt Laura Paez, Doktorandin am BioRob.

[b]Kompensation von Schäden und Störströmungen[/b]

Die von den Wissenschaftlern entwickelten Steuerungen und Kraftsensoren können künftigen schwimmfähigen Robotern helfen, durch Strömungsstörungen zu navigieren und Schäden an ihren technischen Komponenten besser zu kompensieren, meinen die Forscher. An der Studie waren auch Wissenschaftler aus Japan, Frankreich und Kanada beteiligt.

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