Roboter-Biene 06.05.2013, 12:08 Uhr

Kleinste Flugmaschine der Welt fliegt wie ein echtes Insekt

„RoboBee“ ist nur zwei Zentimeter groß, 80 Milligramm schwer und bewegt ihre Flügel wie ein echtes Insekt. Amerikanische Wissenschaftler haben mit der Entwicklung des winzigen Flugobjektes neue Maßstäbe in der Mikrofabrikationstechnik gesetzt.

Sie fliegt wie ein Insekt: Die winzige Roboter-Biene der Harvard-Universität hebt mit 120 Flügelschlägen pro Sekunde ab.

Sie fliegt wie ein Insekt: Die winzige Roboter-Biene der Harvard-Universität hebt mit 120 Flügelschlägen pro Sekunde ab.

Foto: Harvard Universität

Der Weg bis zu dem Tag, an dem die kleine Roboter-Biene zum ersten Mal mit den Flügeln schlug, abhob und durch die Luft steuerte, war lang, berichtet Robert J. Wood. Der Ingenieur an der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) hat mit Kollegen zwölf Jahre an der Erfindung von „RoboBee“ gearbeitet. „Wir mussten alle Komponenten selbst entwickeln“, sagte Wood. Bauteile im Submillimeter-Bereich, auf die die Ingenieure hätten zurückgreifen können, gab es bislang nicht.

Schnelle Reaktionen für eine stabile Flugbahn

Mit zwei Flügeln, die sich mit 120 Schlägen pro Sekunde fast so schnell bewegen wie die von echten Insekten, hebt „RoboBee“ ab. Die kleinen Schwingen sind zwar, im Gegensatz zu Insektenflügeln, nicht biegsam, aber sie können rotieren und somit das ganze Fluggerät manövrieren.

Die Flügelschläge werden durch piezoelektrische Antriebselemente ausgelöst. Das sind kleine Keramikstreifen, die sich zusammenziehen oder ausdehnen, wenn elektrische Spannung angelegt wird. Winzige Scharniere aus Kunststoff in einem Körper aus Karbonfaser dienen als Gelenke.

Ein ausgeklügeltes Kontrollsystem, das die beiden Flügel unabhängig voneinander steuert, überwacht den Flug. Ausgesprochen kurze Reaktionszeiten waren überdies besonders wichtig, denn selbst kleine Luftbewegungen können für die winzige Roboter-Biene große Auswirkungen auf ihre Flugdynamik haben. Das Insekt muss also sehr schnell reagieren, damit die Flugbahn stabil bleibt.

Energieversorgung macht noch Probleme

Trotz des ersten spektakulären Flugerfolges von „RoboBee“ gibt es noch einige ungelöste Probleme wie etwa die Energieversorgung. Bisher muss das Insekt noch über ein dünnes Kabel mit Energie versorgt werden. Batterien, die so klein und leicht wären, dass sie hier verbaut werden könnten, gibt es noch nicht.

Auch hat das Gerät noch keine eigenen Sensoren, mit denen es den Flug kontrollieren könnte. Stattdessen beobachten acht äußere Kameras „RoboBee“ von allen Seiten und senden seine Bewegungen an einen Computer. Der Rechner kontrolliert dann den Einsatz der Flügel.

Die Materialermüdung ist ebenfalls noch recht hoch. Nach insgesamt etwa 15 Minuten Flugzeit macht das künstliche Insekt schlapp. Die Kurzeinsätze  dauern daher bis jetzt nicht länger als 20 Sekunden. In den nächsten zwei Jahren wollen die Forscher die wesentlichen Mängel an ihrem Fluggerät beseitigt haben. Erklärtes Ziel ist es, ein künstliches Insekt zu schaffen, das völlig autonom und kabellos funktioniert.

In der praktischen Anwendung könnten sich die Wissenschaftler „RoboBee“ bei Such- und Rettungseinsätzen gut vorstellen. Oder auch zur Überwachung der Umwelt und sogar zur Unterstützung bei der Bestäubung in der Landwirtschaft.

Von Gudrun von Schoenebeck Tags:

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