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Minaturkräfte 3D-Miniaturkraftmessplattform misst Kräfte der Ameisenbewegung

| Autor / Redakteur: Heiko Stock* / Dr. Ilka Ottleben

Geht es darum, große Lasten zu tragen, sind Ameisen wahre Giganten. Die Messung der von den Leichtgewichten mit den Superkräften ausgeübten Bodenreaktionskräfte erweist sich jedoch als echte Herausforderung. Eine neu entwickelte Miniaturkraftmessplattform hilft nun weiter.

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Abb. 1: Ameisen verfügen im Verhältnis zu ihrer Körpergröße über enorme Kräfte. Ihre Fortbewegung näher zu verstehen, könnte auch für Bionik und Robotik nützlich sein.
Abb. 1: Ameisen verfügen im Verhältnis zu ihrer Körpergröße über enorme Kräfte. Ihre Fortbewegung näher zu verstehen, könnte auch für Bionik und Robotik nützlich sein.
(Bild: lirtlon - Fotolia.com)

Die Forschung zur Fortbewegung von Insekten liefert wichtige Grundlagen zur Beurteilung der Mechanik, der Sinnesphysiologie und der Motorik. Auf Basis dieser Erkenntnisse lassen sich beispielsweise in der Bionik und Robotik konkrete Anwendungen realisieren. Dazu zählen etwa extrem geländegängige Trage- und Transporthilfen, die den sicheren Gang von Ameisen auf sechs Beinen imitieren. Um jedoch erfolgreich von der Natur abschauen zu können, benötigt es zuverlässige Ergebnisse aus der Grundlagenforschung.

Denen sind Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena nun einen großen Schritt näher gekommen. Lars Reinhardt und Prof. Dr. Reinhard Blickhan haben hier eine neue 3D-Miniaturkraftmessplattform zur Erfassung extrem kleiner Kräfte entwickelt. Sie ermöglicht es, die Lokomotion von Ameisen in allen drei relevanten Bewegungsrichtungen zuverlässig zu messen und anschließend zu analysieren.

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Die im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes entwickelte Plattform ermöglicht damit erstmals Einblicke in die Dynamik der Fortbewegung auf Beinen in diesem Ultraminiaturbereich.

Messplattformen bislang nur bedingt geeignet

Zwar existieren bereits seit Jahrzehnten Miniaturkraftmessplattformen zur Erfassung von Bodenreaktionskräften. Sie konnten jedoch nur Messwerte in zwei Dimensionen erfassen. Oder aber sie waren zu empfindlich und hielten der für zuverlässige Forschungsergebnisse nötigen Zahl an Messzyklen nicht stand.

Robustere Ausführungen der 3D-Plattformen wiederum waren aufgrund ihrer Bauweise und der eingesetzten Materialien nicht in der Lage ultrakleine Kräfte im Mikronewton-Bereich zu erfassen. Die Messung der von einer 23,2 mg schweren Waldameise erzeugten Bodenreaktionskräfte und Dynamik ihrer Fortbewegung war damit unmöglich.

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