BionicANTs: Schwarmintelligenz in der Bionik

Im Forschungsbereich der Bionik versucht der Mensch, natürliche Phänomene auf Technik zu übertragen. So wurde bei der Entwicklung von Autoreifen die Katzenpfote oder beim Flugzeug das Flugverhalten großer Vögel als biologisches Vorbild genommen.

Das im Bereich der Automatisierungstechnik tätige Unternehmen Festo hat nun mit BionicANTs erstmals zusätzlich zur filigranen Anatomie der Ameisen auch deren kooperatives Verhalten mit Technologie nachgeahmt.

Zusammenarbeit durch Kommunikation

BionicANTs handeln wie ihre natürlichen Vorbilder autonom und nach klaren Regeln, können aber miteinander kommunizieren, um Bewegungen und Handlungen miteinander abzustimmen. So kann beispielsweise ein Gegenstand von mehreren BionicANTs gleichzeitig transportiert und an einen exakten Zielort gebracht werden. Die bionischen Ameisen können sich mittels eingebautem Funkmodul untereinander verständigen und so ohne große Problem Aufgaben gemeinsam lösen.

Ermöglicht wird die autonome und prezise Handlungsweise von einer Vielzahl an Sensoren. So hilft eine 3D-Stereokamera im Kopf bei der Erkennung eines zu greifenden Objektes sowie bei der Selbstlokalisierung, ein Sensor am Bauch scannt das Terrain und berechnet die relative Bewegung zum Untergrund. Zu den weiteren Sensoren zählen ein Funkmodul im Rumpf, um die Kommunikation zwischen den Ameisen zu ermöglichen und ein optischer Sensorchip. Zwei in den Rumpf integrierte Akkus sollen bis zu vierzig Minuten ununterbrochene Arbeit garantieren.

Ist der Akkustand niedrig, nutzt die bionische Ameise ihre Fühler, um selbstständig mit der Ladestation Kontakt aufzunehmen und sich wieder aufzuladen. Die Ameisen sind lediglich 135 mm lang und 150 mm breit, bei einer Höhe von 43 mm. Mit ihrem Hauptbestandteil Polyamidbringen sie es auf ein Gewicht von lediglich 105 Gramm.

Mit komplexe Algorithmen zur Schwarmintelligenz

Die mathematischen Modell und Simulationen werden im Vorhinein berechnet und sind auf jeder einzelnen Ameise hinterlegt. Zum Einsatz kommt dabei ein sogenanntes Multiagentensystem, bei dem die verschiedenen Ameisen in keiner Hierarchie untergeordnet sind. Dies ermöglicht die Ausarbeitung eines gemeinsamen Lösungsprozesses.

Für die Fabrik der Zukunft ist die Bionik ein hochinteressantes Forschungsfeld. Durch künstliche Intelligenz von vernetzen System verspricht man sich vor allem im Bereich der Prozessautomation einiges.