Vorbild für die RobotikWas Elefantenrüssel so feinfühlig macht
Elefanten sind kurzsichtig, können mit ihrem Rüssel aber extrem um- und vorsichtig hantieren. Ein Forschungsteam findet nun heraus, wie das möglich ist.
Elefanten sind kurzsichtig und haben eine dicke Haut – und doch hantieren sie mit ihrem Rüssel so vorsichtig, dass selbst ein dünner Tortillachip nicht zerbricht. Dafür sind rund 1.000 spezielle Tasthaare am Rüssel entscheidend, wie Forschende unter Federführung des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme berichten. Diese Haare machen den Rüssel zum hochempfindlichen Tastorgan, das Schwächen beim Sehen ausgleicht - und aus dem sich wertvolles Wissen ziehen lässt für Robotertechnik und Sensortechnologie.
Elefanten zupfen trotz ihrer groben Statur präzise Blätter, sie schöpfen Wasser und können winzige Futterstücke ebenso aufheben wie große Baumstämme. Die Tiere tragen ihre Tastwerkzeuge gewissermaßen außen am Körper: Jede Berührung wird entlang der Haare weitergegeben und im Nervensystem verarbeitet. Das macht den Rüssel, der aus der Verschmelzung von Oberlippe und Nase hervorging, zu einem der vielseitigsten Werkzeuge im Tierreich.
Besondere Haare mit eingebauter Intelligenz
Die im Fachjournal "Science" veröffentlichte Studie an Asiatischen Elefanten (Elephas maximus) zeigt nun: Die Rüsseltasthaare sind an ihrer Basis hart wie Kunststoff und an der Spitze weich und gummiartig. "Dank dieses besonderen Verlaufs von fest hin zu weich kann ein Elefant erkennen, wie nah oder wie weit sein Rüssel von einem Objekt entfernt ist", erläutert Erstautor Andrew Schulz. "All das ist in der Geometrie, Porosität und Steifigkeit des Haares enthalten."
Ingenieure bezeichnen dieses natürliche Phänomen als verkörperte Intelligenz. Die Schnurrhaare von Hauskatzen besitzen eine ähnliche Eigenschaft, bei Ratten und Mäusen sind die Haare hingegen gleichmäßig steif.
Vergrößerte Rüsselhaare aus dem 3D-Drucker
Um das Prinzip besser zu verstehen, druckte das Team unter anderem vergrößerte künstliche Rüsselhaare in 3D und bestätigte es zusätzlich mit Computersimulationen. Die Rüsselhaare sind nach Angaben von Schulz nahe der Spitze etwa drei bis fünf Zentimeter lang und messen nahe der Basis des Rüssels bis zu 20 Zentimeter.
Vorbild für neue Roboter-Sensoren Ziel des Teams um Schulz ist es, Erkenntnisse aus der Natur auf Anwendungen in der Robotik und auf intelligente Systeme zu übertragen. "Das Konzept kann sich für neue Sensoren eignen, mit denen Roboter empfindliche Gegenstände ähnlich feinfühlig greifen könnten wie ein Elefant eine Erdnuss", sagt Studienleiterin Katherine Kuchenbecker.