14/09/2021
Door Ad Spijkers
Een internationaal onderzoeksteam vertaalde de vlucht van een gekko naar een zachte robot.
Gekko's zijn vooral bekend om hun voeten, waarmee ze moeiteloos gladde, verticale oppervlakken kunnen beklimmen en zelfs ondersteboven op het plafond kunnen bewegen. Hun natuurlijke habitat is hoog in de regenwouden van Singapore. Om roofdieren te ontwijken, kan hij van boom naar boom springen en door de lucht zweven. Als de bomen dicht bij elkaar staan, maakt het dier een ongecontroleerde verticale landing, maar het kan dit aan.
Experimenten met een op het dier gebaseerde robot bevestigen de veronderstelling dat het vermogen van een gekko om te bewegen niet alleen te danken is aan zijn voeten. De staart speelt een even belangrijke rol. Wetenschappers van het Max Planck Institute für Intelligente Systeme in Stuttgart, het Siena College in New York en de University of California in Berkeley ontdekten hoe het reptiel dit doet. Na hun observaties in de natuur deden ze in het laboratorium experimenten met op gekko's geïnspireerde robots.
Waarnemingen
De onderzoekers namen waar hoe de dieren hun staarten gebruiken om zweefvliegen te beheersen, bliksemsnel op een doelwit te mikken en ongedeerd te landen. Hogesnelheidscamera's konden de sprong vastleggen en meten dat de gekko kan glijden met een snelheid van maximaal 6 m/s (zo'n 22 km/u) voordat hij de naburige boomstam raakt. Een fietser zou daar lelijke verwondingen aan kunnen overhouden, maar de gekko landt ongedeerd. Hij plakt aan de boomschors en loopt door alsof er niets is gebeurd.
Het dier dempt de impact door zijn romp tot 100° naar achteren te buigen. Bij de landing verliezen de voorpoten hun grip maar de achterpoten blijven vastzitten. De achterwaartse kanteling van de stam dissipeert energie door de staart tegen de boomstam te duwen. De staart werkt als een vijfde poot en helpt de gekko zich te stabiliseren na de impact. Het werkt alleen als de staart intact is; zo niet dan valt het dier alsnog uit de boom.
Robotgekko
De onderzoekers bouwden een zachte robotgekko en katapulteerden die op een met vilt beklede muur. Een ingebouwde weegschaal meet de kracht van de impact. Omdat de robotvoeten klittenband hadden, bleef de robot aan de muur plakken - maar alleen als de staart was gemonteerd. Bij een robot zonder staart worden de krachten op de achterpoten echter te groot: de robot verliest zijn grip en valt. Net als de echte gekko in het wild.
In het laboratorium raakte de robot de muur met dezelfde snelheid als de gekko's op de boom en kantelde zijn bovenlichaam haaks op het oppervlak. De wetenschappers maten vervolgens de kracht die bij de botsing op de voor- en achterpoten van de robot werd uitgeoefend. Hoe langer de staart van de robot, des te minder kracht de achterste voeten van het oppervlak wegtrekken. Hoe lager deze kracht, des te gemakkelijker is het voor de robot om vast te houden.
De robotgekko dient niet alleen om een nieuwe ontdekking te doen op het gebied van biologie, maar kan ook helpen de voortbeweging van robots verbeteren door hun robuustheid te vergroten en de besturing te vereenvoudigen.
Foto: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme