Was Insekten in der Natur schaffen, ist beachtlich. Sie verfügen über beste Flugeigenschaften und können sich auf allen möglichen Oberflächen halten und bewegen. Zudem können sie jederzeit virtuos zwischen den beiden Fortbewegungsmethoden wechseln.
Unterschiedliche Bewegungsmethoden kaum zu steuern
Ebendieser Wechsel hat bislang die Entwicklung fortschrittlicher Roboter mit den Fähigkeiten fliegender Insekten behindert. Denn die Steuerung der beiden Methoden erfordert eine völlig unterschiedliche Programmlogik. Und der Übergang, also das Landen und Starten auf oder von der Wand, war weitgehend unerforscht.
Nun hat ein Forschungsteam der chinesischen Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) eine neue Strategie zur Steuerung des Lagewechsels entwickelt. Ein völlig neu entwickelter bionischer Roboter, der fliegen und klettern kann, ist in der Lage, reibungslose Bewegungen auszuführen.
Das beinhaltet auch und insbesondere die Landung auf einer vertikalen Wand sowie das Klettern und das Abheben an ebenjener Wand. Die Ergebnisse ihrer Forschung haben die Wissenschaftler:innen im Wissenschaftsmagazin Research veröffentlicht.
Weit flexiblerer Einsatz möglich
Für Studienleiter Aihong Ji liegen die Vorteile auf der Hand. So könne ein „Roboter mit domänenübergreifenden Bewegungsfähigkeiten“ alle Probleme lösen, die ein Roboter mit nur einer Fähigkeitsebene eben nicht bewältigen könne.
Bei ihrem neuen Luft-Wand-Roboter konnte Jis Team zeigen, dass er in der Lage ist, an einer Vielzahl von komplexen vertikalen Wänden zu landen, zu klettern und zu starten, darunter Glas, Holztüren, Marmor, Baumrinde, elastisches Gewebe, Kalkwände und lackierte Eisenbleche.
Dabei haben die Forscher:innen indes einen kleinen Trick anwenden müssen. Die Kletterfähigkeit des Roboters gewährleisten sie durch kleine Rotoren, die den Roboter quasi an die Oberfläche pressen, sodass er nicht herunterfallen kann. Ji spricht von „der aerodynamischen Unterdruckadsorption der Rotorkraft“.
Fakten: Das leistet die Robofliege
Im Gegensatz zur Anordnung der Beine des Insekts im Verhältnis zu seinem Körper ist der Kletterteil oberhalb des Roboterkörpers angeordnet, so Ji. So könne die Kraft des fliegenden Teils des Roboters nicht nur den aerodynamischen Unterdruck für den kletternden Teil auffangen, sondern auch dem durch die Schwerkraft verursachten Kippmoment widerstehen.
Auf dem Papier lesen sich die Fähigkeiten des neuen Roboters sehr beeindruckend. Der Roboter kann kontinuierliche und vollständige Luft-Wand-Luft-Übergänge in 6,1 Sekunden durchführen. Er kann die Luft-Wand-Grenze in 0,4 Sekunden (Landung) und die Wand-Luft-Grenze in 0,7 Sekunden (Abflug) überqueren. Die Klettergeschwindigkeit an einer vertikalen Wand beträgt sechs Zentimeter pro Sekunde. Für künftige Varianten will Ji mikroskopische Haken und Krallen in die Spritzgussform des Klebepads der Roboinsekten einfügen, um noch näher an das echte Vorbild heranzukommen.
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Wie zu erwarten, und dem Überwachungsgau ein gutes Stück näher.