Roboterinsekt fliegt, landet und krabbelt senkrechte Wände hoch
Ein von einem chinesischen Forschungsteam entwickelter Schlagflügelroboter kann wie ein Insekt an senkrechten Wänden landen und auch an ihnen hochklettern.
(Bild: NUAA)
Ein Forschungsteam der Nanjing University of Aeronautics & Astronautics (NUAA) hat einen insektenartigen Roboter entworfen, der mit Schlagfügeln fliegen, an senkrechten Wänden landen und an ihnen emporklettern kann. Das Roboterinsekt kann von der Wand aus auch wieder starten.
Schlagflügelroboter kämpfen damit, dass sie nicht besonders viel Auftrieb erzeugen, um höhere Lasten tragen zu können. Außerdem sind sie in der Luft schwerer zu kontrollieren als Systeme, die von Rotoren angetrieben werden. Entsprechend schwierig ist der Übergang vom Flug in eine senkrechte Position, um an einer Wand landen zu können und an ihr auf unterschiedlichen Flächen hochkrabbeln zu können. Dabei ist es eine Herausforderung, eine Kletterfunktion in einen solchen Roboter einzubauen.
An senkrechten Wänden landen wie ein Insekt
Einem Ingenieursteam der NUAA ist das jedoch gelungen, wie die Forscher in der Studie "An Aerial–Wall Robotic Insect That Can Land, Climb, and Take Off from Vertical Surfaces" schreiben, die in dem Fachmagazin Research veröffentlicht ist. Demnach ist der von ihnen entwickelte Schlagflügelroboter in der Lage, an Wänden aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlicher Textur zu landen und sogar an ihnen hochzukrabbeln.
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"Insekten können sowohl in der Luft fliegen als auch an der Wand klettern, wobei ihnen ihre agile Steuerung von Flügelschlag und Körperhaltung zugutekommt. Sie nutzen Flügel-, Bein- und visuelle Informationen, um Start und Landung zu koordinieren", sagt Aihong Ji, Leiter des Forschungsprojekts. "Der durch die Flügelschläge erzeugte Auftrieb ist nach oben gerichtet, wenn das Insekt schwebt, während die Körperhaltung beliebig verändert werden kann. Vor allem bei der Landung auf einer Wand oder beim Abheben von einer Wand muss eine Reihe komplexer modularer Aktionen ausgeführt werden, einschließlich des Abbremsens und der Drehung des Körpers um einen großen Winkel."
Bei dem Roboter haben die Forscher jedoch die Kletterbeine an der Oberseite angebracht. So könne die Kraft des fliegenden Teils, der aus Schlagfügeln und zwei Rotoren besteht, nicht nur den aerodynamischen Unterdruck für den kletternden Teil, sondern auch das durch die Schwerkraft verursachte Kippmoment auffangen. Schlüssel für den Übergang zwischen Flug und Landung an einer senkrechten Wand sei die ausreichende Steuerkraft und das erzeugte Drehmoment.
Um den Übergang vom Flug zur Landung und vom Start zum Flug zu schaffen, müssen die Aktoren koordiniert angesteuert werden. Der Roboter kann so innerhalb von 6,1 Sekunden an einer senkrechten Wand landen und wieder starten. Zur Landung benötigt er lediglich 0,4 Sekunden, zum Abflug benötigt er 0,7 Sekunden. An der Wand, die er mit einer Geschwindigkeit von bis zu 6 cm/s erklimmen kann, hält sich der Roboter mit Klebepads fest,
(olb)