Wenn Roboter wie Pflanzen klettern

Warum können Efeu, Wilder Wein und Waldrebe klettern? Wie hoch ist ihr Energieverbrauch? Und ist es möglich, Roboter zu bauen, die sich wie diese Pflanzen verhalten und fortbewegen? Diese Fragen wollen die Wissenschaftler des Projekts „GrowBot“ beantworten. Ihre Forschung wird von der Europäischen Kommission im Rahmen der Horizon 2020 Programmlinie FET (Future and Emerging Technologies) für die nächsten vier Jahre mit rund sieben Millionen Euro finanziert. Das Hauptziel der an GrowBot beteiligten Arbeitsgruppen, wie dem Team um den Biologen Thomas Speck von der Universität Freiburg, ist die Entwicklung von Robotern, die wie Pflanzen klettern und sich an ihre Umgebung anpassen. Diese können in Zukunft zum Beispiel im Städtebau eingesetzt werden, um Sensoren anzubringen oder archäologische Untersuchungen zu unterstützen.

Barbara Mazzolai, Forschungsdirektorin am Micro-Biorobotics Center des Istituto Italiano di Tecnologie in Pontedera/Italien, koordiniert das Projekt. Unter ihrer Leitung entstand 2012 Plantoid, der erste Pflanzenroboter der Welt, der vom Wachstumsverhalten von Wurzeln und deren Bewegungen inspiriert war. GrowBot konzentriert sich auf die Übertragung der Fähigkeiten von Kletterpflanzen, die mit ihren kletternden Stämmen geeignete Stützstrukturen finden und sich in diesen orientieren und bewegen können. Dank ihrer unterschiedlichen Verankerungsstrategien können sich die Pflanzen auf verschiedenen Oberflächen verankern.

Im Freiburger Teilprojekt von Speck, dem Leiter der Plant Biomechanics Group und Direktor des Botanischen Gartens der Albert-Ludwigs-Universität, analysieren die Forscher seit langem die Stammstruktur und Mechanik von Kletterpflanzen sowie deren verschiedenen Befestigungssysteme. Ihre bisherigen Ergebnisse übertrugen sie bereits in bioinspirierte Anwendungen. Für die nun beginnenden Untersuchungen an Kletterpflanzen als Ideengeber für ein neues Bewegungsparadigma für „Soft-Robots“ arbeiten die Botaniker mit Nicholas Rowe vom Institut für Botanik und Bioinformatik der Pflanzenarchitektur in Montpellier/Frankreich zusammen. Gemeinsam werden sie die Funktionsprinzipien der Pflanzen analysieren und abstrahieren, um die Entwicklung neuartiger Kletterroboter voranzutreiben.

U. Freiburg / JOL