"Wir haben versucht, Federn in unsere Prothesen zu integrieren, um den Fußabdruck zu verbessern", schildert Martin Grimmer vom Jenaer Lauflabor. "Federn übertragen während der Standphase Energie in das Sprunggelenk." Beim Menschen sorgt aber der Fuß für den Vortrieb, anders als bei Vierbeinern, bei denen die Hüfte dies tut, sagt Seyfarth: "Diese Funktion ist beim Übergang zum zweibeinigen Gang mit der Aufrichtung des Oberkörpers immer mehr verschwunden."

Das Lauflabor der Forscher soll helfen, verschiedene am Computer entwickelte Bewegungsmodelle mechanisch an Robotern umzusetzen. Daher werde bei Untersuchungen jede einzelne Bewegung von Menschen und Tieren mittels unzähliger Sensoren gemessen und anhand der Daten Modelle entwickelt. "Beim Hund haben zwei Beine die Funktion, die beim Menschen ein Bein hat", schildert Seyfarth. "Wir können die Beine 'zusammenfassen' und sind dann bei einem ähnlichen Gangmuster."

Dieses testen die Forscher dann mit Robotern. Dafür sei das neue Labor Voraussetzung. So wird etwa an der Stabilität von Robotern bei schnellem Laufen geforscht. In einem Modell sei dies bereits bei Geschwindigkeiten von mehr als 25 Kilometern pro Stunde erreicht worden, heißt es. In dem Hochschullabor werde neben dem Laufverhalten unter anderem das Hüpfen und der Einfluss verschiedener Beinmuskeln geforscht. "Wir betreiben hier Grundlagenforschung, denn nur, wenn wir die biologischen Grundlagen eindeutig verstehen, können wir sie in effektive technische Systeme übernehmen", sagt Seyfarth. "Irgendwann werden unsere Erkenntnisse auch dabei helfen, die perfekten Beinprothesen zu bauen."

In Jena hüpft der Prototyp eines einfachen Laufroboters im Lauflabor im Kreis herum. "Wer bei Laufrobotern an Maschinen auf zwei Beinen denkt, wird von unserer simplen mechanischen Umsetzung wahrscheinlich enttäuscht sein", sagt Seyfarth. Doch wer sich dafür interessiert, welche fundamentalen Gesetze unserer Beinbewegung innewohnen, dem geben die überraschend einfachen Beinroboter erstaunliche Auskünfte, meinen die Forscher. Zwei Metallstäbe, Ober- und Unterschenkel federnd gelagert und durch ein Scharniergelenk verbunden, werden von der Hüfte her mit einem Motor angetrieben. Mehr braucht es eigentlich nicht für einen laufenden Roboter.

Der Motor erzeugt eine Schwingung und steht stellvertretend für unsere oszillierenden Muskeln. "Genau wie diese weiß der Motor nicht, wohin die Bewegung gehen wird", erklärt der Jenaer Wissenschaftler. Die Bewegungsrichtung werde durch die Beinkonstruktion bestimmt. Die Füße haben die Jenaer Wissenschaftler in den ersten Modellbeinen noch vernachlässigt. Um eine natürlich anmutende Hüpfbewegung zu erreichen, werden sie nicht gebraucht. "In dieser Einfachheit liegt der wissenschaftliche Gewinn", ist sich Seyfarth sicher.

Relativ schnell stellte sich allerdings heraus, dass die künstlichen Metallbeine ohne Fuß auf der Bodenplatte wegrutschten. Ein elastischer Gummipfropfen aus dem Material, aus dem auch Laufschuhe sind, löste dieses Problem. "Das zeigt, wie wichtig die Reibung beim Laufen ist", nennt Seyfarth eine wesentliche Erkenntnis.

Natürlicherweise sind es schon die Fersen- und Ballenpolster am Fuß, die den Stoß abfangen helfen. Beim Gangartwechsel gibt es keinen schleichenden Übergang, sondern je nach Geschwindigkeit gehen wir oder wechseln bei höheren Geschwindigkeiten schlagartig zum zweibeinigen Hüpfen, was unser Rennen eigentlich ist. Bei schnellen dynamischen Bewegungen verschwinden die Details, die Muskulatur muss sich auf die Beinmechanik verlassen können.

Das haben die Bewegungsforscher bei ihren Experimenten erkannt und beim Bau der Laufroboter berücksichtigt. "Die Weiterentwicklung von künstlichen Beinen, die selber stabil laufen, könnte zum Beispiel zu besseren Beinprothesen führen", erläutert Seyfarth den Nutzen der grundlegenden Forschung im Lauflabor der Uni Jena.