LIDAR für Flugroboter 23.11.2015, 09:40 Uhr

Unfallfrei durch die Luft: Roboter-Bienen bekommen Laser-Augen

Noch fliegen sie einfach gegen die Wand: Die Roboter-Bienen RoboBees der Harvard-Universität sind nämlich blind. Das soll sich ändern. Die Mini-Flieger bekommen nun Laser-Augen. Doch es wird noch Jahre dauern, bis die Sensoren so miniaturisiert sind, dass die 80 mg leichten Flieger ihre „Augen“ auch tragen können.

Sie fliegt wie ein Insekt: Die winzige Roboter-Biene der Harvard-Universität hebt mit 120 Flügelschlägen pro Sekunde ab. Doch bislang können die Flugroboter nicht sehen: Deshalb sollen sie mit kleinsten Laser-Augen ausgerüstet werden.

Sie fliegt wie ein Insekt: Die winzige Roboter-Biene der Harvard-Universität hebt mit 120 Flügelschlägen pro Sekunde ab. Doch bislang können die Flugroboter nicht sehen: Deshalb sollen sie mit kleinsten Laser-Augen ausgerüstet werden.

Foto: Harvard Universität

Sie sollen durch schwieriges Gelände fliegen und bei Rettungseinsätzen, Personensuchen und sogar bei der Blütenbestäubung helfen. Die kleinen Flugroboter RoboBee sind federleicht und wiegen nur 80 mg. Ihr Flügel schlagen 120 Mal pro Sekunde und damit fast so schnell wie die ihrer Vorbilder in der Natur. 

Das Problem: Fehlende Tiefenwahrnehmung

Wissenschaftler der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts) haben die Roboter-Bienen 2012 entwickelt. Sie haben mit den kleinen „Bienen“ neue Maßstäbe gesetzt in der Mikrofabrikationstechnik: Sämtliche Bauteile mussten die Ingenieure selbst entwickeln, so klein sind sie.

Nachdem sie fliegen und landen konnten, haben sie gelernt, einen bestimmten vorprogrammierten Weg zu fliegen. Und sie können sogar schwimmen. Doch mit den Augen gibt es immer noch ein Problem. Die Maschinen-Flieger können keine Hindernisse erkennen. Und da sie nicht ausweichen können, fliegen sie einfach gegen Wände und sämtliche andere Hindernisse. Ihnen fehlt jegliche Fähigkeit der Tiefenwahrnehmung.

Laser-basierter Radar

Ingenieur-Kollegen der Universitäten Buffalo und Florida wollen das Problem lösen und die winzigen Flugkörper mit laser-basiertem Radar ausstatten. Die „Augen“ erhalten dafür die LiDAR-Technologie: Radar-Strahlen tasten die Umgebungen ab, Algorithmen errechnen daraus ein Raumbild. Die Roboter-Biene kann dann Hindernisse erkennen, Wände, Entfernungen, andere Flugobjekte.

Sogar kleinste Partikel in der Luft können gemessen werden. All dies geschieht in einer enormen Geschwindigkeit: „Mit LiDAR lässt sich gewissermaßen das Echo eines Lichtimpulses messen. Die große Herausforderung liegt in der enormen Geschwindigkeit, mit der der Raum vermessen werden muss“, erklärt Sanjeev Koppal von der Universität Florida.

Die fliegenden Roboter-Bienen sind so leicht, dass es noch etwa drei Jahre dauern wird, bis die LiDAR-Technik so miniaturisiert ist, bis die Fluggeräte sie tragen können. 

Die fliegenden Roboter-Bienen sind so leicht, dass es noch etwa drei Jahre dauern wird, bis die LiDAR-Technik so miniaturisiert ist, bis die Fluggeräte sie tragen können. 

Foto: Harvard Universität

„Wir verwenden im Grunde dieselbe Technik, die Autohersteller einsetzen, um ihre fahrerlosen Vehikel nicht überall hineinfahren zu lassen. Der Unterschied ist nur, dass wir diese Technologie auf eine winzige Größe schrumpfen müssen, damit sie auf den RoboBees funktioniert“, sagte Projektmitarbeiter Karthik Dantu von der Universität Buffalo gegenüber „LiveScience“.

Doch die RoboBees müssen noch einige Jahre warten, bis sie sehen können. Denn gängige LiDAR-Systeme sind noch viel zu groß und schwer. Mit 830 g ist das Gewicht des Systems im Verhältnis zur Biene, die leichter als eine Büroklammer ist, definitiv noch zu hoch.

LiDAR-System ist noch zu schwer 

In spätestens drei Jahren soll die LiDAR-Technologie jedoch ausgereift sein. Während Dantu aus Buffalo die Algorithmen entwickelt, mit denen die Roboter-Insekten ihre Umgebung berechnen, arbeiten die Forscher aus Florida an der Entwicklung der miniaturisierten Laser-Augen.

Die Wissenschaftler sehen eine große Zukunft für die Bienen. Gemeinsam in einem Schwarm könnten sie künftig große Aufgaben übernehmen und Informationen in Industrie, Natur und Landwirtschaft liefern. 

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