Britische Wissenschaftler haben einen von Insekten inspirierten Flugroboter entwickelt, dessen Flügel dank eines neuartigen elektrischen „Muskels“ summen.
Der Prototyp wiegt etwa 5 g, hat eine Flügelspannweite von 15 cm und kann mit 1,6 mph fliegen.
Man hofft, dass der Roboter eines Tages in der Lage sein wird, in Katastrophengebieten wie eingestürzten Gebäuden nach Überlebenden zu suchen, schwer zugängliche Infrastrukturen zu überwachen und Nutzpflanzen zu bestäuben.
Forscher der Bristol University sagten, dass seine Flügel so effizient sind, dass sie tatsächlich mehr Kraft liefern als ein Insektenmuskel mit dem gleichen Gewicht.
“Es ist sehr schwierig, die Natur zu schlagen”, sagte Dr. Tim Helps, Hauptautor der Studie, gegenüber MailOnline.
“Wenn wir mehr Kraft produzieren können als Insektenmuskeln, bedeutet dies, dass wir möglicherweise eine bessere Leistung als ein Insekt erbringen können – was wirklich aufregend ist.”
Libelle-ähnlich: Britische Wissenschaftler haben einen von Insekten inspirierten Flugroboter mit Flügeln entwickelt, die dank eines neuartigen elektrischen „Muskels“ summen
Die Bewegung der Flügel des fliegenden Roboters wird durch einen elektrischen „Muskel“ erreicht, der als flüssigkeitsverstärkter Reißverschlussaktuator (Laza) bekannt ist. Der Flügel wirkt wie eine negativ geladene Elektrode, während sich darüber und darunter zwei positiv geladene Elektroden befinden, die, wenn ihnen eine Ladung zugeführt wird, den Flügel nach oben bzw. unten ziehen und die Schlagbewegung erzeugen (Bild)
Der Prototyp wiegt etwa 0,01 Pfund, hat eine Flügelspannweite von 5,9 Zoll (15 cm) und kann mit 1,6 Meilen pro Stunde fliegen
Forscher sagten, dass seine Flügel so effizient sind, dass sie tatsächlich mehr Kraft liefern als ein Insektenmuskel mit dem gleichen Gewicht
Er fügte hinzu: “Es ist sehr herausfordernd, weil die Natur so eine erstaunliche Arbeit leistet.”
Bisher haben typische Mikroflugroboter Motoren, Getriebe und andere komplexe Übertragungssysteme verwendet, um die Auf- und Abbewegung der Flügel zu erreichen.
Die an der Studie beteiligten Forscher sagten jedoch, dass dies zu zusätzlicher Komplexität, Gewicht und unerwünschten dynamischen Effekten geführt habe.
Stattdessen schufen sie, nachdem sie sich von Bienen und anderen fliegenden Insekten inspirieren ließen, ein künstliches Muskelsystem namens Liquid Amplified Zipping Actuator (Laza), das Flügelbewegungen ohne rotierende Teile oder Zahnräder erreicht.
Der Flügel selbst wirkt wie eine negativ geladene Elektrode, während sich darüber und darunter zwei positiv geladene Elektroden befinden.
Eine elektrische Ladung wird dann der oberen und dann der unteren positiven Elektrode zugeführt, wodurch der Flügel dank der elektrostatischen Anziehungskraft angezogen wird.
Dieser erzeugt die auf- und abwärts gerichtete Schlagbewegung und lässt den von Insekten inspirierten Flugroboter ohne Motor fliegen.
Der Roboter ist außerdem extrem leise, was für die Geheimdienste interessant sein könnte, da er potenziell unbemerkt lauschen könnte.
In der Studie demonstrierte das Team, wie der Laza über mehr als eine Million Zyklen ein gleichmäßiges Schlagen liefern kann, was wichtig ist, um Schlagroboter herzustellen, die Langstreckenflüge unternehmen können.
“Beim Laza wenden wir elektrostatische Kräfte direkt auf den Flügel an, anstatt über ein komplexes, ineffizientes Übertragungssystem”, sagte Dr. Helps.
Man hofft, dass der Roboter eines Tages in der Lage sein wird, in Katastrophengebieten wie eingestürzten Gebäuden nach Überlebenden zu suchen, schwer zugängliche Infrastrukturen zu überwachen und Nutzpflanzen zu bestäuben
Der Flügel selbst wirkt wie eine negativ geladene Elektrode, während sich darüber und darunter zwei positiv geladene Elektroden befinden. Eine elektrische Ladung wird dann der oberen (im Bild) und dann der unteren positiven Elektrode zugeführt, wodurch der Flügel zu jeder gezogen wird
Dies erzeugt die auf- und abwärts gerichtete (im Bild) Schlagbewegung und lässt den von Insekten inspirierten Flugroboter ohne Motor fliegen
“Dies führt zu einer besseren Leistung, einem einfacheren Design und wird eine neue Klasse von kostengünstigen, leichten, flatternden Mikroluftfahrzeugen für zukünftige Anwendungen, wie die autonome Inspektion von Offshore-Windturbinen, erschließen.”
Jonathan Rossiter, Professor für Robotik an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften in Bristol, fügte hinzu: „Die Herstellung kleinerer und leistungsstärkerer Mikroroboter mit Schlagflügeln ist eine große Herausforderung.
“Laza ist ein wichtiger Schritt hin zu autonomen Flugrobotern, die so klein wie Insekten sein und umweltkritische Aufgaben wie die Bestäubung von Pflanzen und aufregende neue Aufgaben wie das Auffinden von Menschen in eingestürzten Gebäuden übernehmen könnten.”
Die Studie wurde im Fachjournal Science Robotics veröffentlicht.