Mit Tasthaaren nehmen Tiere ihre Umgebung war. Nicht nur Katzen, Mäuse und Ratten haben solche Tasthaare, sondern auch Elefanten. Wissenschaftler aus Stuttgart und Berlin haben jetzt herausgefunden: Diese Rüsselhaare haben ganz besondere Materialeigenschaften. Dieses Wissen könnte nützlich werden, um feinfühligere Roboter zu entwickeln - ganz nach dem Vorbild des Elefanten.
Wer Elefanten schon einmal beobachtet hat, weiß, wie geschickt sie ihren Rüssel einsetzen können. Dafür müssen Elefanten ihre Umgebung mit dem Rüssel gut ertasten können. Wichtig dafür sind die Tasthaare auf der Oberfläche des Rüssels.
Wie Elefanten mit ihrem Rüssel fühlen
Das Team vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart wollte verstehen, wie genau Elefanten mit diesen Tasthaaren fühlen können. Dazu bauten die Forscher den "Whisker Wand", also den Tasthaar-Zauberstab: ein 3D-Modell eines Elefantenrüsselhaares in handlicher Zauberstabgröße.
Damit machte Katherine Kuchenbecker, Direktorin der Abteilung Haptische Intelligenz, eine zufällige Entdeckung. Auf dem Weg zu einem Meeting schlug sie im Vorbeilaufen mit dem Stab gegen ein Geländer. Dabei bemerkte Kuchenbecker: "Ich fühlte genau, mit welchem Teil des Modells ich etwas berührte. Unten ist es nämlich sehr hart und die Spitze ist ganz weich."
Aus Sicht der Forscher könnte dieses unterschiedliche Materialverhalten entscheidend sein. "Wir glauben, dass ein Elefant so spüren kann, wo genau Dinge seine Tasthaare berühren", sagt Kuchenbecker.
Rüsselhaare besitzen unerwartete Materialeigenschaften
Für das 3D-Modell des Haares hat das Forschungsteam aus Stuttgart und Berlin echte Elefantenhaare untersucht - gewonnen von bereits verstorbenen Tieren. Unter dem Elektronenmikroskop konnten die Forscher messen, wie elastisch die Rüsselhaare sind. Dafür drückten sie einen Diamantwürfel an verschiedenen Stellen in das Haar.
Das Ergebnis überraschte das Team. Die gummiartige Spitze des Haares ließ sich nicht dauerhaft eindrücken, der harte Haaransatz hingegen schon. Andrew Schulz, Elefantenbiomechaniker in der Abteilung von Kuchenbecker, sieht darin einen Hinweis auf sogenannte Materialintelligenz.
"Materialintelligenz bedeutet", erklärt Schulz, "dass Teile der Software bereits in die Hardware eingebaut sind. Das Material hilft also dabei, einen Teil des Denkens zu übernehmen. Genau das ist es, was wir unter Materialintelligenz verstehen."
Rüsselhaare als Vorbild für die Robotik
Die besonderen Materialeigenschaften der Elefantenrüsselhaare brachte das Team auf eine Idee. Die Natur könnte hier der Technik als Vorbild dienen - zum Beispiel in der Robotik. Denn aktuelle Roboter haben noch keinen guten Tastsinn und können ihre Umgebung nur begrenzt wahrnehmen.
Direktorin Kuchenbecker sieht darin großes Potenzial: "Man könnte den Roboter mit vielen Tasthaaren ausstatten, damit er fühlen kann, wo er Dinge berührt." So könnten Roboter selbst empfindliche oder kleine Gegenstände wie ein Tortilla-Chip oder eine Schraube greifen – mithilfe sanfter, weicher Fühler am ganzen Körper.
