Roboter im Sturzflug 13.02.2017, 11:39 Uhr

Dieser Flugroboter fliegt fast so gut wie eine Fledermaus

Ob sich diese Erfindung zu einem Batman weiterentwickeln lässt? US-Ingenieuren ist es gelungen, einen Roboter zu bauen, der aussieht wie eine Fledermaus und fast so gut fliegen kann wie diese. An der komplizierten Flugtechnik des Tieres haben sich schon einige Forscher die Zähne ausgebissen. 

Wenn´s ums Fliegen geht, macht der Fledermaus so schnell niemand etwas nach. US-Forschern ist es jetzt gelungen, einen Flugroboter zu entwickeln, der wie sein Vorbild Sturzflüge beherrscht und auch enge Kurven nehmen kann.  

Wenn´s ums Fliegen geht, macht der Fledermaus so schnell niemand etwas nach. US-Forschern ist es jetzt gelungen, einen Flugroboter zu entwickeln, der wie sein Vorbild Sturzflüge beherrscht und auch enge Kurven nehmen kann.  

Foto: Patrick Pleul/dpa

Seit drei Millionen Jahren leben Fledermäuse auf der Erde – und sie sind mit ihren direkten Verwandten, den Flughunden, die einzigen Säugetiere, die das Fliegen beherrschen. Und sie tun es extrem gut. Ihre Flugmanöver sind unglaublich schnell und kompliziert. Ihre Flügel können die Form verändern.

„Der Flug der Fledermaus ist der Heilige Gral der Forschung an Flugrobotern“, sagt Soon-Jo Chung vom California Institute of Technology (Caltech). Er ist einer von drei Forschern, denen es jetzt gelungen ist, einen Roboter zu entwickeln, dessen Flugtechnik dem tierischen Vorbild schon sehr nahe kommt.

US-Forscher haben einen Flugroboter entwickelt, der Manöver wie eine Fledermaus oder ein Flughund beherrscht. Der nur 93 Gramm schwere Bat Bot kann in den Sturzflug gehen und bekommt enge Wenden hin. 

US-Forscher haben einen Flugroboter entwickelt, der Manöver wie eine Fledermaus oder ein Flughund beherrscht. Der nur 93 Gramm schwere Bat Bot kann in den Sturzflug gehen und bekommt enge Wenden hin. 

Foto: Ramezani, Chung, Hutchinson/Sci. Robot. 2/dpa

Bat Bot oder kurz B2 heißt das 93 g leichte Fluggerät, das Projektleiter Alireza Ramizani und sein Kollege Seth Hutchinson von der University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) sowie Forscher Chung im Fachmagazin Science Robotics vorgestellt haben.

Aufs Wesentliche beschränkt

Dabei haben die Wissenschaftler sehr reduziert von der echten Fledermaus abgekupfert. So nutzt diese für ihren Flug 40 verschiedene Gelenke. Das bionische Fluggerät hingegen besitzt nur einen Bruchteil davon: „Wir haben diese Zahl auf neun – fünf aktive und vier passive – Glieder reduziert“, so Soon-Jo Chung. Die volle Beweglichkeit von Fledermausflügeln nachzubilden, die mit ihrem komplexen System aus Muskeln und Knochen über mehr als 40 Freiheitsgrade verfügen, sei für B2 noch nicht möglich gewesen. Oberarme und Beine werden von Mikromotoren angetrieben.

Flexible Flügel aus Silikon

Die verformbaren Flügel seien eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung der künstlichen Fledermaus gewesen, sagen die Forscher. Konventionelle Werkstoffe wie Nylon eigneten sich nicht für den Nachbau. Die Wissenschaftler lösten das Problem mit einem selbst kreierten Material auf Silikonbasis. Ihr BatBot besitzt nun eine hauchdünne, nur 56 Mikrometer starke Flügelhaut.

Mit ausgestreckten Flügeln kommt der Flugroboter auf eine Spannweite von etwa 30 cm. Das Skelett besteht aus einem Kohlefaser-verstärkten Kunststoff, leicht und gleichzeitig stabil. Schlägt die künstliche Fledermaus mit dem Flügel, füllt sich dieser wie in der Natur mit Luft und verformt sich. Am Ende der Bewegung kehrt die Membran in ihre normale Form zurück.

Die Flügelhaut aus Silikon ist nur 56 Mikrometer dünn. 

Die Flügelhaut aus Silikon ist nur 56 Mikrometer dünn. 

Foto: Caltech

Wie bei einem Blasebalg wird dadurch die Luft unter dem Flügel ausgestoßen, was die Energie des Flügelschlags verstärkt. Wie eine Fledermaus kann der Bat Bot seine rechte und linke Flügelhälfte dank Gleitschienen unabhängig voneinander bewegen. Das erlaubt ihm enge Wendemanöver.

Sensoren an der Brust und Bordcomputer im Körper

Ein Sensor am Brustkorb registriert die Lageveränderung des Flugroboters. An den Ellenbogen und den Hüften werden die Winkel der Gliedmaßen relativ zum Körper gemessen. Aus diesen Daten berechnet der Bordcomputer in Echtzeit, wie die Gelenke des Fluggeräts für die verschiedenen Manöver anzusteuern sind. Dadurch flattert der Flugroboter fast wie eine echte Fledermaus. Auch blitzschnelles, scharfes Kurvenfliegen und Sturzflüge sind möglich.

Und das steckt alles drin in der künstlichen Fledermaus. 

Und das steckt alles drin in der künstlichen Fledermaus. 

Foto: Ramezani, Chung, Hutchinson/ Science Robotics

„Dieses Roboterdesign wird uns helfen, sicherere und effizientere Flugroboter zu bauen und zudem mehr Erkenntnisse über die Art und Weise verschaffen, wie Fledermäuse fliegen“, sagt Projektleiter Chung. Das wiederum würde es ermöglichen, einen noch besseren Flugroboter zu bauen.

Kollisionen mit Bat Bot sind ungefährlich

Gegenüber Drohnen mit Propellern habe die künstliche Fledermaus einen wesentlichen Vorteil: Wegen seines geringen Gewichts kann der Fledermaus-Roboter bei Kollisionen keine nennenswerten Schäden anrichten. Zudem schlagen die flexiblen Flügel des BatBots mit niedrigen Frequenzen zwischen sieben bis zehn Hertz. Zum Vergleich: Bei Quadrokoptern sind es 100 bis 300 Hertz. Als mögliche Einsatzfelder der Technologie nennen die Forscher die Inspektion von Großbaustellen oder die Unterstützung bei Rettungsarbeiten.

Als nächstes soll die künstliche Fledermaus das Kauern an der Wand lernen. Das wäre quasi der Energiesparmodus des Flugroboters.

Sie wollen noch mehr über Fledermäuse und Flugroboter wissen? Hier sind ein paar Lesetipps:

Forscher der Universität Erlangen-Nürnberg beschäftigen sich mit der Fledermaus, um ein Navigationssystem zu entwickeln, das sich nicht mehr per GPS orientiert, sondern per Ultraschall.

Drohne des DLR: Ingenieure haben den Flugroboter mit einem industriellen Greifarm ausgestattet. 

Drohne des DLR: Ingenieure haben den Flugroboter mit einem industriellen Greifarm ausgestattet. 

Foto: DLR

Und Ingenieure am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeiten an einem fliegenden Roboter, der mit einem Greifarm ausgestattet ist und seine Kollegen reparieren soll. 

Japanische Forscher haben einen Flugroboter entwickelt, der mit Hilfe von Saugnäpfen Türen öffnen kann.

Von Martina Kefer

Top Stellenangebote

Landeshauptstadt München Ingenieur/in der Fachrichtung Bauingenieurwesen München
ABB AG-Firmenlogo
ABB AG Gruppenleiter (m/w) Engineering Paint Friedberg
ADMEDES GmbH-Firmenlogo
ADMEDES GmbH Entwicklungsingenieur (m/w) Pforzheim
ADMEDES GmbH-Firmenlogo
ADMEDES GmbH Messingenieur (m/w) für die Programmierung optischer Messmaschinen im Bereich Applikationen Pforzheim
Instrument Systems Optische Messtechnik GmbH-Firmenlogo
Instrument Systems Optische Messtechnik GmbH Gruppenleiter LED-Messtechnik (m/w) München
Instrument Systems Optische Messtechnik GmbH-Firmenlogo
Instrument Systems Optische Messtechnik GmbH Leiter Produktionsplanung (m/w) mit Arbeitsvorbereitung, Auftragsplanung und -steuerung München
HENSOLDT Service Ingenieur Sekundärradar (m/w) Taufkirchen
Max-Planck-Institut für Physik Werner-Heisenberg-Institut Ingenieur/-in Verfahrenstechnik München
VISHAY ELECTRONIC GmbH ESTA Capacitors Division Sales and Application Engineer (m/w) für den Bereich Leistungskondensatoren Landshut
Toho Tenax Europe GmbH-Firmenlogo
Toho Tenax Europe GmbH Prozessingenieur (m/w) TPUD Heinsberg-Oberbruch