Bienen und andere bestäubende Insekten werden immer seltener. Gleichzeitig werden sie gebraucht, damit genügend Nahrungsmittel für die wachsende Weltbevölkerung wachsen. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) will das Problem mit Roboterbienen lösen. Seit Jahren tüfteln sie daran. Jetzt haben sie eine neue Version vorgestellt, die leistungsfähiger ist als je zuvor. Laut Kevin Chen, Leiter des Soft and Micro Robotics Laboratory, haben diese Roboter das Potenzial, die Landwirtschaft zu transformieren. „Mit der verbesserten Lebensdauer und Präzision dieses Roboters kommen wir einigen sehr spannenden Anwendungen wie der unterstützten Bestäubung näher“, erklärt Chen.
Von der Natur inspiriert
Die Forschenden ließen sich von der Anatomie echter Bienen inspirieren. Während bisherige Modelle aus acht Flügeln bestanden, hat das neue Design nur noch vier. Diese Neuanordnung reduziert die mechanische Belastung der Flügelgelenke und erhöht gleichzeitig die Stabilität. „Früher haben sich die Flügel gegenseitig behindert, was die Leistung des gesamten Roboters geschwächt hat“, sagt Chen.
Mit dem überarbeiteten Aufbau können die Roboter nun effizienter fliegen. Die Bots können bis zu 1.000 Sekunden in der Luft bleiben – ein Rekord in diesem Forschungsfeld. Zudem sind sie in der Lage, akrobatische Manöver wie Doppelsaltos auszuführen. Diese Fortschritte sind entscheidend, um in Zukunft auch außerhalb von Laboren einsatzbereit zu sein.
Verbesserte Flugleistung und neue Einsatzmöglichkeiten
Eine besondere Herausforderung war die Entwicklung neuer Getriebe, die die Flügel mit den sogenannten Aktuatoren verbinden. Diese Aktuatoren fungieren als künstliche Muskeln, die die Flügelbewegungen antreiben. Das neue Design reduziert die Belastung der Aktuatoren und verhindert, dass diese bei häufigem Gebrauch knicken. Dadurch wird nicht nur die Lebensdauer des Roboters verlängert, sondern auch die Leistung gesteigert.
Die Bots sind jetzt nicht nur langlebiger, sondern können auch Sensoren oder Batterien tragen. Diese Erweiterungen würden es den Robotern ermöglichen, autonom zu navigieren und präzise auf Blüten zu landen. „Wir möchten, dass die Roboter in der Lage sind, selbstständig in der Mitte einer Blüte zu landen und von dort aus wieder zu starten“, erklärt Chen.
Künstliche Muskeln: Weniger Belastung, mehr Leistung
Die Bewegung der Flügel wird durch winzige, weiche Aktuatoren erzeugt. Diese bestehen aus elastischen Materialien und erzeugen durch schnelle Kontraktionen die benötigte mechanische Kraft. Eine Innovation in der Herstellung der Flügelgelenke war entscheidend für den Erfolg des neuen Designs. Diese Gelenke sind nur 200 Mikrometer dick und mussten mit hoher Präzision gefertigt werden. Nach vielen Versuchen perfektionierte das Team einen mehrstufigen Laserschneidprozess.
Mit diesen Anpassungen erreichten die Roboter eine Geschwindigkeit von bis zu 35 Zentimetern pro Sekunde. Während eines Tests vollführten sie komplizierte Manöver und konnten sogar die Buchstaben „M-I-T“ in der Luft nachfliegen.
Natürliche Bienen können dank ihrer komplexen Muskulatur hochpräzise Bewegungen ausführen. Diese Feinabstimmung versuchen die Forschenden nun in ihren Robotern nachzuahmen. Langfristig sollen die Roboter mit Sensoren, Batterien und Recheneinheiten ausgestattet werden, um vollkommen autonom zu fliegen. „Die Integration dieser Technologien wird in den nächsten drei bis fünf Jahren ein zentraler Schwerpunkt sein“, sagt Chen.
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