Bat Bot 2: Roboter fliegt wie eine Fledermaus
US-Forscher haben einen Roboter gebaut, der einer Fledermaus ähnelt und deren komplizierte Flugmanöver nachahmen kann. Noch hat der nicht die volle Bewegungsfreiheit des natürlichen Vorbilds, aber die Fähigkeiten sind trotzdem beeindruckend.
(Bild: Caltech)
Fledermäuse sind die wahren Virtuosen der Lüfte, führen sie unglaublich schnelle und komplizierte Flugmanöver aus, bei denen sie sogar noch mit den Flügeln Insekten einfangen. Um den Geheimnissen des Fledermausfluges weiter auf den Grund zu gehen, haben Forscher an der University of Illinois at Urbana-Champaign und dem California Institute of Technology jetzt einen Roboter mit flexiblen Flügeln entwickelt, der die Flugweise dieser fliegenden Säugetiere nachbildet.
Ungefährliche Flügel
B2 wird der Roboter genannt, was zunächst an Bezeichnungen für militärische Kampfflugzeuge erinnern kann, aber für die zwei Bs in BatBot steht. Tatsächlich geht von dem 93 Gramm schweren Fluggerät keine Gefahr aus. Im Gegenteil: „Die nachgiebigen Flügel eines fledermausartigen Roboters, die mit niedrigen Frequenzen schlagen (7 bis 10 Hertz im Unterschied zu 100 bis 300 Hertz bei Quadrokoptern), sind grundsätzlich sicher“, sagt Soon-Jo Chung, Mitverfasser der Studie, die in Science Robotics erschienen ist. "Da die Flügel hauptsächlich aus flexiblem Material bestehen, können sie miteinander oder mit Hindernissen in der Umgebung kollidieren, ohne nennenswerten Schaden anzurichten."
Diese flexiblen Flügel – gefertigt aus Silikon und mit lediglich 56 Mikrometern extrem dünn – stellen selbst schon eine zentrale Herausforderung dar, da sie ständig ihre Gestalt verformen und noch dazu unabhängig voneinander kontrolliert werden müssen. Die volle Beweglichkeit von Fledermausflügeln nachzubilden, die mit ihrem komplexen System aus Muskeln und Knochen über mehr als 40 Freiheitsgrade verfügen, war für B2 noch nicht möglich. "Wir haben diese Zahl bei B2 auf neun (fünf aktive und vier passive) Glieder reduziert", so Chung.
Bemerkenswerte Flugkünste
Aber auch mit dieser reduzierten Ausstattung zeigt der Roboter schon bemerkenswerte Flugeigenschaften. Ausgestattet mit Inertialsensoren und einem Main Control Board, konnte B2 autonom sowohl geradeaus fliegen, als auch steile Kurven und Sturzflüge absolvieren. "Für unser Flugkontrollverfahren haben wir erstmals mit asymmetrischer Faltung der Hauptflügel gearbeitet, um die Richtung des Roboters zu steuern", sagt Alireza Ramizani, der die Studie geleitet hat.
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Als mögliche Einsatzfelder der Technologie nennen die Forscher die Inspektion von Großbaustellen oder die Unterstützung bei Rettungsarbeiten. Außerdem soll der Roboter helfen, das Geheimnis der Fledermäuse noch weiter zu lüften. Bisher stützten sich Biologen vor allem auf Hochgeschwindigkeitskameras, die die Bewegungen der einzelnen Gliedmaßen während des Fluges aufzeichneten, sagt Seth Hutchinson, ein weiterer Autor der Studie.
Auf diese Weise lasse sich zwar die Kinematik der Fledermausflügel während des Fluges genau analysieren. Wie eine bestimmte Flügelbewegung zu einem Flugmanöver beiträgt, lasse sich aber nicht erkennen. "Mit B2 können wir Flugmanöver rekonstruieren, die wir bei Fledermäusen beobachtet haben, und auf diese Weise die Bedeutung der dominierenden Freiheitsgrade besser verstehen.“
Mehr zu erwarten
Ein tieferes Verständnis des Fledermausfluges wiederum könnte einen noch besseren Flugroboter ermöglichen. Das Ende der Fahnenstange dürfte in der Roboterflugkunst demnach noch lange nicht erreicht sein. (mho)
