Robo Falcon 2.0: Roboterfalke startet wie ein Raubvogel
Der Roboterfalke Robo Falcon 2 hat eine neue Flügelkinematik erhalten. Lebensechte Starts und langsamer Flug sollen nun möglich sein.
Die Flügelmechanik des Robo Falcon 2.0 ermöglicht komplexe Bewegungen, die denen von biologischen Vögeln ähneln. Das Foto zeigt die unterschiedlichen Phasen eines Flügelschlages.
(Bild: Ang Chen u. a.)
Ein chinesisches Wissenschaftsteam hat den bereits 2021 entwickelten Roboterfalken Robo Falcon überarbeitet, sodass er nun wie ein echter Vogel starten und auch langsamer fliegen kann. Die Forscher haben dazu einen Flügelschlagmechanismus entwickelt, der den von Vögeln noch genauer imitiert. Der nun Robo Falcon 2.0 genannte Flugroboter kann so selbstständig abheben und auch mit niedriger Geschwindigkeit fliegen.
Der Robo Falcon 2.0 wiegt rund 800 g, wie die Wissenschaftler in der Studie "Flapping-wing robot achieves bird-style self-takeoff by adopting reconfigurable mechanisms" schreiben, der in Science Advances erschienen ist. Das Flügelsystem ist nun komplexer aufgebaut und kann Flügelschläge, Schwünge und Faltungen in einem einzigen Schlag miteinander kombinieren.
Viele bisherige bioinspirierte Schlagflügelroboter basieren auf einem mechanischen Flügelaufbau, der lediglich einen Freiheitsgrad besitzt. Das Flugprinzip ähnelt damit mehr dem symmetrischen Schweben von Insekten und Kolibris. Größere Vögel und Fledermäuse greifen jedoch auf eine Flügelkinematik zurück, die drei Freiheitsgrade hat. Damit können der Flügelschlag, das Schwingen und Falten in einer einzigen Flugbewegung realisiert werden. Das soll auch komplexere Start-, Lande- und Flugmanöver ermöglichen.
Die Flügelmechanik der chinesischen Wissenschaftler nutzt rekonfigurierbare Mechanismen, die Entkoppler verwenden, die Flügelschlag, das Schwingen und Falten in einer Bewegung ermöglichen.
"Diese Mechanismen sorgen dafür, dass der Robo Falcon 2.0 mithilfe der bauchnahen vorderen Flügelschläge nach unten und den nach oben gezogenen Flügelschlägen, die Auftrieb und Schub erzeugen, starten und vorwärts fliegen kann, also einen Start im Vogelstil ausführt. Die Schwenk- und Faltamplitude der Flügel kann auch für die Steuerung von Neigung und Rollbewegung während des Flügelschlags angepasst werden", heißt es von den Forschern.
Schlagflügelmechanismus in der Praxis
Die Wissenschaftler probierten den Schlagflügelmechanismus des Roboters in Simulationen, in Windkanalversuchen und Flugtests unter realen Bedingungen aus. In den Simulationen und Windkanaltests konnten sie nachweisen, dass ihr System funktioniert: Die mechanische Erhöhung der Flügelneigung verstärkte den Auftrieb und verbesserte signifikant die Nickbewegung des Roboterfalken. Das sorgt für eine einfachere und bessere Nicksteuerung. Das konnten die Forscher in praktischen Flugtests bestätigen.
Videos by heise
Obwohl der Robo Falcon 2.0 nun selbstständig starten kann, räumen die Wissenschaftler noch weiteren Verbesserungsbedarf ein. Bei höheren Geschwindigkeiten sei etwa ein Höhenruder nötig, um eine höhere Flugstabilität zu erreichen. Auch sei die Energieeffzienz beim Start bisher nicht auf dem Niveau echter Vögel oder Miniatur-Flugroboter in Insektengröße. Auch die Schwebefähigkeit sei nicht so gut, heißt es von den Wissenschaftlern, weil die Giersteuerung derzeit noch eingeschränkt sei.
(olb)
