Forschungsbericht 2010 - 2011 - Hochschule Bremen

dieses "Parachuting" zunächst ähnliche Verhaltensphasen
auf, wenden jedoch im Laufe des Absturzes
unterschiedliche Strategien an, um den Fall zu bremsen.
Bild 3: Schema einer Kakerlake im Sinkflug. Parameter, die
Aufschluss über das Flugverhalten geben können, sind u.a.
die Flugtrajektorie, die vertikalen sowie horizontalen Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsvektoren sowie der
Anstellwinkel des Körpers zur Flugrichtung.
In weiteren Schritten werden die beobachteten Verhaltensmuster
und Strategien beim Kooperationspartner
ESA in die Steuerungssimulation des Modells einer
unbemannten Raumsonde integriert. Zudem werden
die Experimente auf weitere Schaben-Spezies ausgedehnt,
insbesondere auf solche Arten, bei denen sowohl
Männchen als auch Weibchen zum Flug befähigt
sind.
Spinnenfortbewegung als Vorbild für autonome Laufroboter
Veröffentlichungen
• Kloss P. (2009): Controlled crash of cockroach (Blattoidea)
in reference to save landing with respect to
technical air vehicles. Master-Thesis an der Hochschule
Bremen, Studiengang "Bionik - Lokomotion in
Fluiden" (unpubl.).
• Tageo J. (2009): Influence of visual cues and nonfrontal
flow on the descent flight of cockroaches and
their potential application in the landing procedure on
unmanned aerial vehicles (UAVs). Master-Thesis an
der Hochschule Bremen, Studiengang "Bionik - Lokomotion
in Fluiden" (unpubl.).
Finanzierung
Europäische Weltraumbehörde (ESA)
Kooperationspartner
Advanced Concepts Team (ACT) der Europäischen
Weltraumbehörde (ESA), Noordwijk, (Niederlande)
Kontakt
Prof. Dr. Antonia B. Kesel
Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C)
Tel.: 0421-5905-2525
E-Mail: B-I-C@bionik.hs-bremen.de
www.bionik.hs-bremen.de
Laufzeit Projektbeteiligte
10/2009 – 12/2010 Martin, Andrew, Dipl.-Biol.
Hoffmann, Florian, Dipl.-Ing. (FH)
Projektleiterin Rick, Andreas, B.Sc.
Kesel, Antonia, Prof. Dr.
Projektbericht
Bereits seit geraumer Zeit dienen Insekten, Spinnen
und Krebse als Vorbild für mehrbeinige technische
Laufsysteme unterschiedlichsten Zuschnitts. Ihnen ist
jeweils gemeinsam, dass sie während der Fortbewegung
aufgrund ihrer Mehrbeinigkeit ein hohes Maß an
statischer Stabilität erreichen. Vor allem im unebenen
Terrain stellt diese Standsicherheit bei der Überwindung
von Hindernissen einen bedeutenden Vorteil dar.
Für viele Spinnenarten gilt neben der Achtbeinigkeit
zudem, dass sie am Tarsus (Fuß) neben einem markanten
Krallenapparat über zusätzliche Haftstrukturen
verfügen. Diese ermöglichen ihnen in Ruhestellung
die Anhaftung an Substrate unterschiedlichster Beschaffenheit.
Bei der Fortbewegung unterstützen sie
die Tiere sowohl auf stark geneigtem Terrain wie auf
glattem Untergrund.
Innerhalb dieses Projekts werden vergleichende kinematische
Untersuchungen an Spinnenspezies mit
und ohne tarsalen Haftstrukturen durchgeführt. Geklärt
werden soll der Einfluss dieser Strukturen auf die
Fortbewegung in Abhängigkeit des Neigungswinkels
und der Beschaffenheit des Substrats. Hierzu werden
unterschiedliche Kennzahlen (u.a. Laufgeschwindigkeit,
Schrittlänge, Schrittfrequenz, Schrittmuster, Kontaktzeit)
analysiert. Mittels Highspeedvideoanalyse
Abbildung: Analyse der Fuß-Aufsatzpunkte in Abhängigkeit
von der Neigungsgrad der Lauffläche (-20° bis + 20°). Die
Geometrie für die ruhenden Laufbeine L4-R3-L2-R1 (Fallviereck)
der Spinne Cupiennius salei zum Zeitpunkt des Auffußens
von Laufbein L4 ist rot gezeichnet, die Geometrie für
die aktiven R4-L3-R2-L1 blau und der Massenschwerpunkt
des Tieres grün (Rick 2009).
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Fakultät 1
Fakultät 2
Fakultät 3
Fakultät 4
Fakultät 5