Teamwork: Robo-Käfer trägt Flugroboter

Berkeley-Forscher haben zwei tierähnliche Roboter entwickelt, die gemeinsam als Team agieren. Ein Laufroboter dient einem Flugroboter als Startrampe. Die Maschinen sollen sich gegenseitig ergänzen und zusammenarbeiten.

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Es sieht schon kurios aus, wenn eine Kakerlake zur Startrampe für einen Vogel wird. Doch das Entwicklerteam hat sich natürlich etwas dabei gedacht, als es sein neuestes Projekt bei CNET vorstellte. Laufende und fliegende Roboter haben beide ihre ganz eigenen Vor- und Nachteile – diese miteinander zu kombinieren ist nun gelungen.

Laufende Roboter sind günstiger und deutlich leichter zu bauen als fliegende. Dafür aber kommen sie auf holprigem Terrain schnell an ihre Grenzen. Dort wiederum sind die fliegenden Roboter unschlagbar. Während andere an Hindernissen scheitern, nutzen sie einfach ihre Flügel und nehmen den Luftweg. Dafür hält bei den komplexen Konstruktionen der Flugroboter der Akku meistens nicht so lange wie von anderen Robotern.

Verbindet man die Vorteile beider miteinander kommt dabei ein geniales Duo zustande, so der logische Schluss der Entwickler von der Universität. Genauer gesagt handelt es sich um die Forscher des Biomimetic Millisystems Lab. Die Kalifornier bauen Kleinstroboter, bei deren Technologie und Entwicklung sie sich stark an der Natur orientieren.

Das Team hat schon einmal für Aufsehen gesorgt, als es den Velociroach der Öffentlichkeit präsentierte. Der Name Velociroach ist zusammengesetzt aus dem englischen Begriff für die Schabe (Roach) und dem lateinischen Wort Velox, das so viel bedeutet wie schnell. Ein passender Name: Der kleine Sechsbeiner erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu 2,7 Metern pro Sekunde. Das entspricht in etwa 9,7 km/h.

Dieses Tempo erscheint auf den ersten Blick nicht sehr rekordverdächtig. Allerdings ist der Miniroboter nur 10,4 cm lang und legt somit fast das 26-fache seiner eigenen Größe sekündlich zurück. Inzwischen gib es auch bereits eine Weiterentwicklung von Velociroach, die bis zu 4,9 Meter pro Sekunde absolviert. Um den Vogel zum Fliegen zu bringen reicht jedoch eine Geschwindigkeit von etwa 1,2 Meter pro Sekunde. Deshalb reicht bereits die ursprüngliche Konstruktion um abzuheben.

Der Flugroboter ist ebenfalls eine Entwicklung des Biomimetric Millisystems Lab. Er wurde auf den Namen Ornithopter getauft. Darin steckt das Wort Ornithologie, der Fachbegriff für Vogelkunde. Der Ornithopter hat eine Flügelspannweite von 26,5 cm und ein Gewicht von nur 13,2 Gramm. Die sechs Beine der Velociroach müssen somit insgesamt 45,2 Gramm Gewicht bewegen.

Dabei dient die Schabe nicht nur als Packesel, auch sie profitiert von der ungewöhnlichen Kombination. Zwar steigt der Stromverbrauch durch das zusätzliche Gewicht um fast ein Viertel, jedoch wird die Kakerlake durch den zusätzlichen Ballast auch stabilisiert. Die Entwickler konnten beobachten, dass Drehung und Neigung der Velociroach um bis zu 90 Prozent abnahmen, wenn der Vogel in Position war. Schlägt der Ornithopter während des Laufens bereits mit seinen Flügeln kann das die Geschwindigkeit noch einmal um über 12 Prozent steigern.

Der Ornithopter wiederum ist auf seinen Träger angewiesen. Aus dem Stand heraus ist ein Start für ihn nicht möglich. Seine Flügel sind zu klein, um die Kraft aufzubringen, die benötigt wird um die Erdanziehungskraft zu überwinden. Er muss mindestens auf 1,2 Meter pro Sekunde beschleunigt werden, um sich in die Lüfte erheben zu können. Zwar kam es auch bei dieser Geschwindigkeit immer wieder zu Bruchlandungen. Schuld daran waren aber entweder ein ungünstiger Startwinkel oder andere Störungen.

Der nächste Schritt, den die Forscher gehen wollen, ist es herauszufinden unter welchen Bedingungen ein perfekter Start garantiert werden kann. Grundlegend wäre auch ein Start ohne zusätzliche Roboter möglich. Dazu wirft man den Flugroboter einfach wie einen Papierflieger in die Luft.

Ziel der Wissenschaftler ist es aber, einen Weg zu finden, wie sie den Vogel auch ohne menschliche Hilfe in die Luft bekommen. Dies würde einen autonomen und unabhängigen Einsatz in schwer zugänglichen Terrain ermöglichen. Vorstellbar wäre zum Beispiel ein Einsatz in Erdbebenregionen oder bei der Rettung von Menschen aus Höhlen.

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