Innovation: Insektengroßer Flugroboter soll Pflanzen bestäuben
Britische Forscher präsentieren einen Flugroboter mit einem besonderen Antrieb. Die Drohne soll Pflanzen bestäuben und bei der Rettungshilfe eingesetzt werden.
Bristol-Britische Wissenschaftler haben einen kleinen Flugroboter entwickelt, der ohne Motor und Getriebe auskommt. Stattdessen bewegt eine schnell wechselnde elektrische Spannung die Flügel des Geräts. Der Flugroboter könnte später einmal für Inspektionsflüge an Windrädern oder bei der Suche verschütteter Menschen eingesetzt werden. Ein Team von der University of Bristol in Großbritannien um Jonathan Rossiter stellt das Fluggerät in der Fachzeitschrift Science Robotics vor.
Die Forscher nennen ihr System Laza (liquid-amplified zipping actuator, etwa: flüssigkeitsverstärkter Schwirrantrieb). Der Schwirrantrieb funktioniert so, dass der Flügel eine negativ geladene Elektrode darstellt. Erhält der Flugkörperteil oberhalb des Flügelansatzes eine positive Ladung, bewirkt die elektrische Anziehung eine Bewegung des Flügels nach oben. Wenn der Teil unterhalb des Flügelansatzes positiv geladen ist, bewegt sich der Flügel nach unten. Dies geschieht viele Male pro Sekunde und lässt den Flügel sehr schnell flattern oder schwirren.
Flugroboter ist leicht, kostengünstig und leistungsstark
Die im Laza-Namen erwähnte Flüssigkeit wird am Flügelansatz eingesetzt und verbessert die Eigenschaften des elektrischen Feldes zwischen Flügel und Flugkörper. „Mit dem Laza wenden wir elektrostatische Kräfte direkt auf den Flügel an, anstatt über ein komplexes, ineffizientes Übertragungssystem“, sagt Tim Helps, Erstautor der Studie. Dies führe zu einer besseren Leistung und einem einfacheren Design im Vergleich zu anderen kleinen Flugrobotern.
Bei Versuchen mit Laza brachte es das Gerät auf eine durchschnittliche spezifische Leistung von 124 Watt pro Kilogramm, was mehr sei als bei Säugetieren und Insekten (50 und 83 Watt pro Kilogramm). Ein Langzeitversuch mit einer Frequenz von 50 Hertz (Schwingungen pro Sekunde) zeigte, dass die Leistung über mehr als eine Million Zyklen nicht verändert wird. Deshalb könnte Laza auch für längere Missionen eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des Gerätes ist, dass seine Bauteile kostengünstig sind und teilweise aus dem 3-D-Drucker kommen.
Wichtiger Schritt hin zu autonomen Flugrobotern
Durch Flügel, die automatisch den Neigungswinkel verändern, wenn sie nach oben und nach unten geführt werden, konnten Rossiter und Kollegen einen Schub erzeugen. Beim horizontalen Flug erreichte Laza eine Geschwindigkeit von 0,71 Metern pro Sekunde, was 18 Körperlängen pro Sekunde entspricht. Allerdings gelang dies nur, weil ein Nylonfaden den wenige Gramm schweren Flugkörper hielt. Die Forscher sind aufgrund von Berechnungen jedoch zuversichtlich, dass sie den eigenständigen Start von Laza erreichen können, wenn sie die Flügelspannweite des Geräts von jetzt 15 Zentimetern auf 5 Zentimeter verringern.
„Laza ist ein wichtiger Schritt hin zu autonomen Flugrobotern, die so klein wie Insekten sein und umweltkritische Aufgaben wie die Bestäubung von Pflanzen übernehmen könnten“, sagt Rossiter. Auch für längere Such- und Erkundungsflüge sei das Fluggerät geeignet. Die Wissenschaftler sprechen von einer neuen Klasse von kostengünstigen, leichten und flatternden Mikroluftfahrzeugen.