Roboter entwirft, baut und testet Papierflugzeuge
Die Entwicklung, der Bau und das Testfliegen von Papierflugzeugen kann automatisiert werden.
(Bild: CREATOR Lab, ETFL (Screenshot))
Ein Team von Ingenieuren des Computational Robot Design & Fabrication Lab (CREATE Lab) der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hat einen Roboter entwickelt, der Papierflieger entwerfen, bauen und ausprobieren kann. Die Wissenschaftler wollen damit das Entwickeln von Papierflugzeugen beschleunigen.
Auf den ersten Blick scheint es einfach zu sein, ein Papierflugzeug zu falten und fliegen zu lassen. Doch vorab muss der Flieger erst einmal entwickelt werden – sofern man nicht auf ein Standardmodell zurückgreifen möchte. Den Wissenschaftlern des CREATE Lab geht es darum, neue Papierflugzeuge zu entwickeln, die sich in ihrer Flugleistung unterscheiden. Gemeinhin wird bei der Entwicklung das Prinzip "trial and error“ angewendet, um einen möglichst leistungsfähigen Papierflieger in die Luft zu bringen. Warum also nicht einen Roboter diese Arbeit automatisiert durchführen lassen?
Am Anfang der Entwicklung stand eine Software, die einen Plan für das Papierflugzeug erstellen kann, wie aus dem Paper "Robotic automation and unsupervised cluster assisted modeling for solving the forward and reverse design problem of paper airplanes" hervorgeht, die in Scientific Reports erschienen ist. Den fertigen Entwurf sendet die Anwendung an einen Roboterarm. Der schnappt sich ein Blatt Papier, zeichnet darauf den Plan und schneidet gegebenenfalls das Papier mit einem Lasercutter passend zurecht. Danach folgt der Faltprozess inklusive des Zurechtbiegens in die gewünschte Form. Auch klebt der Roboter dort, wo es nötig ist, einzelne Teile fest.
Empfohlener redaktioneller Inhalt
Mit Ihrer Zustimmmung wird hier ein externes Video (Kaltura Inc.) geladen.
Ich bin damit einverstanden, dass mir externe Inhalte angezeigt werden. Damit können personenbezogene Daten an Drittplattformen (Kaltura Inc.) übermittelt werden. Mehr dazu in unserer Datenschutzerklärung.
Danach setzt der Roboter das Papierflugzeug auf eine Startvorrichtung aus Klemmbausteinen. Sie befördert den Flieger kontrolliert gleichbleibend in die Luft über eine Testfläche. Zwei Kameras zeichnen den Start und den Flug auf, um die Flüge statistisch auswerten zu können. So ermitteln die Forscher einen Zusammenhang zwischen dem Flugzeugdesign und der Flugleistung des Papierfliegers.
Kategorisierung der Papierflugzeuge
Den Roboter ließen die Ingenieure über 500 Flugzeuge auf Grundlage von mehr als 50 Entwürfen bauen und erproben. 250 Flüge davon werteten die Wissenschaftler aus. Dabei fanden sie ein Muster bei den unterschiedlichen Flugzeugen, die sie in drei Kategorien einteilten: Sturzflug, Gleitflug und Erholungsgleitflug. In die erste Kategorie fallen Papierflugzeuge, die unmittelbar nach dem Start in einen Sturzflug gingen. Die zweite Kategorie umfassten Flugzeuge, die langsam zur Erde gleiteten. Papierflieger der dritten Kategorie flogen erst im Gleitflug, um dann kurz vor der Landung in einen Steilflug zu gehen, um den Flug so zu verlängern.
Das Team sieht in der Automatisierung von Testflügen auch Potenzial für die Entwicklung von richtigen Flugzeugen, lässt aber offen, wie das genau aussehen könnte.
(olb)
