Faszination Technik Warum die Gelenke des Skorpionschwanzes interessant für neue Roboter sind

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: die technisch außergewöhnlichen Gelenke des Skorpionschwanzes, die eine gleichzeitige Bewegung in zwei Achsen erlauben.

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Skorpione können ihre Beute schnell und präzise mit einem Stich durch den Stachel töten.
Skorpione können ihre Beute schnell und präzise mit einem Stich durch den Stachel töten.
(Bild: ThKatz - stock.adobe.com)

Skorpione gehören zu den Spinnentieren und können, je nach Art, eine Größe zwischen neun Millimetern und 21 Zentimetern erreichen. Ihr Schwanz besitzt am Ende einen Stachel und eine Giftblase. Er kann sich schnell und präzise im Raum bewegen und so seiner Beute das todbringende Gift injizieren. Obwohl der Schwanz der Skorpione wie eine Extremität zum Jagen, Verteidigung oder Graben verwendet wird, handelt es sich dabei nicht um ein modifiziertes Bein oder einen modifizierten Arm, sondern um einen ganzen Körperabschnitt, der sich zu Gunsten einer hohen Beweglichkeit evolviert hat. Skorpione sind mit dieser Strategie schon seit über 400 Millionen extrem erfolgreich.

Hohe Beweglichkeit durch spezielle Gelenke

3D-Rekonstruktion des Skorpionschwanzes. Sein Gelenk erlaubt Bewegungen in zwei Achsen.
3D-Rekonstruktion des Skorpionschwanzes. Sein Gelenk erlaubt Bewegungen in zwei Achsen.
(Bild: Universität Rostock)

Doch wie muss ein Gelenk aussehen, um einen ganzen Körperabschnitt so beweglich werden zu lassen und wo liegt der Unterschied zu den Gelenken der Körperanhänge? Dem Forschungsteam um PD Dr. Christian Wirkner und Alice Günther von der Universität Rostock ist es mit Hilfe von Mikro-Computer-Tomographie und 3D-Druck-Technologie erstmals gelungen, das Arbeitsprinzip der Gelenke von Skorpionschwänzen zu entschlüsseln. In der Fachzeitschrift „Journal of the Royal Society Interface“ haben die Forschenden über ihre Entdeckung berichtet.

Funktionell betrachtet, soll das Gelenk der Skorpionschwänze einem Scharniergelenk mit zwei Kontaktflächen ähneln, wie man es auch in einem Gliederfüßerbein finden würde. Anders als das Scharniergelenk habe das Gelenk der Skorpionschwänze aber keine Gelenkpfanne und keinen Gelenkkopf, sondern zwei sattelartige Strukturen, die auf einer nahezu kreisrunden Öffnung gleiten. Das Prinzip erlaube es, die eindimensionale Bewegung eines Scharniergelenkes um die Möglichkeit einer Drehung zu erweitern.

Technische Adaption für die Robotik

Technisch interessant ist das Gelenk, da es trotz seiner simplen Konstruktion, Bewegungen in zwei Achsen erlaubt und gleichzeitig ein Innenvolumen für Substanzen bereithält, wie z.B. für Flüssigkeiten. Insbesondere in der Robotik könnte eine industrielle Umsetzung des Gelenkes zum Einsatz kommen.

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