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Der Fledermausroboter : „Bat Bot“ startet zum Jungfernflug

Bild: F.A.Z., Caltech & UIUC

Es flattert wie eine Fledermaus, ist aber ein Flugroboter. Bislang galt es als schwierig, fliegende Maschinen dieser Art zu bauen. Spezieller Gelenke und leichter Materialien haben es jetzt möglich gemacht.

          Eine Fledermaus stand Pate für einen etwa 90 Gramm schweren Flugroboter, den Wissenschaftler von der University of Illinois in Urbana Champaign und vom Caltech in Pasadena entwickelt haben. Das künstliche Fluggerät, das es mit ausgebreiteten Flügeln auf eine Spannweite von rund 50 Zentimeter bringt, kann ähnlich wendige und elegante Flugmanöver ausführen wie sein natürliches Vorbild. Enge Kurven zu fliegen, scharfe Wendungen zu vollführen und in den Sturzflug überzugehen, ist für „Bat Bot“ keine Schwierigkeit.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Zahlreiche Flugroboter sind von Wissenschaftlern bereits gebaut worden. So hat man mit ihnen erfolgreich den Flug von Insekten oder Vögeln nachahmen können. Die Simulation des Fledermausflugs mit Robotern hat sich jedoch als überaus schwierig erwiesen. „Fledermäuse verfügen über den vielleicht ausgefeiltesten Flugmechanismus unter den Tieren.

          „Bat Bot“

          Das Geheimnis steckt vor allem in den komplexen Bewegungen der Flügel, die ihre Gestalt ändern können“, schreiben die Forscher um Soon-Jo Chung in der Zeitschrift „Science Robotics“. Die Fledermaus ist in der Lage, ihre Gelenke in mehr als 40 Richtungen im Raum zu rotieren. Beim Flug verbiegen und dehnen sich die flexiblen Knochen der Schulter und der Ellbogen, Handgelenke sowie Beine.

          Weil man aber kaum alle Freiheitsgrade einer Fledermaus abbilden kann, haben sich die Wissenschaftler auf die wichtigsten konzentriert. Dafür mussten sie bei der Konstruktion des Roboters vom Körperbau des natürlichen Vorbilds abweichen. Das Maschinenwesen verfügt über insgesamt neun Gelenke. Vier davon sitzen an den Armen und Beinen und werden von Mikromotoren angetrieben.

           Soon-Jo Chung mit „Bat Bot“

          Die übrigen Gelenke werden indirekt oder passiv bewegt. Dank Gleitschienen können die Arme unabhängig voneinander bewegt werden, was eine asynchrone Flügelbewegung erlaubt. Enge Wendemanöver sind dadurch möglich.

          Mit beweglichen Armen im Sturzflug

          Damit der Fledermausroboter möglichst leicht ist, haben die Forscher Kohlefasern für das Skelett und elastisches Silikon für die Flügelhaut verwendet. Letztere ist nur 60 Mikrometer dick. Ein Sensor am Brustkorb registriert die Lageveränderung des Roboters während des Fluges. Sensoren an den Ellenbogen und Hüften messen den Winkel der Gliedmaßen relativ zum Körper. Aus den Daten berechnet der Bordcomputer in Echtzeit, wie die Gelenke des Fluggeräts  für die verschiedenen Manöver anzusteuern sind.

          „Bat Bots“ Vorbild: Rousettus aegyptiacus

          Das Ergebnis ist verblüffend. So sieht nicht nur der normale Flug dem Flattern einer echten Fledermaus ähnlich. Auch Kurven oder Sturzflüge, mit denen Fledermäuse normalerweise Insekten fangen, sind mit dem Flugroboter möglich. Um einschätzen zu können, wie sehr das Flugverhalten des „Bat Bot“ der Wirklichkeit nahe kommt, haben die Forscher die Bewegung des Roboters mit der eines  Nilflughundes (Rousettus aegyptiacus) verglichen .

          Mit ihrer künstlichen Fledermaus wollen die Wissenschaftler den Fledermausflug besser verstehen lernen. Auch könnten verbesserte Versionen Drohnen ersetzen, die für Menschen bisweilen nicht ganz ungefährlich sind, schreiben Chung und seine Kollegen. Denn  anders als bei Drohnen mit festen Propellern drohe bei einer Kollision keine Verletzungsgefahr.

          Bereits im Jahr 2009 hatte eine Forschergruppe von der University of North Carolina in Raleigh einen Fledermausroboter vorgestellt. Dessen Skelett bestand aus haardünnen Drähten, die sich zusammenziehen, wenn ein elektrischer Strom hindurch fließt. Auch Wissenschaftler von der Polytechnischen Universität in Madrid und der Brown University in Providence in Rhode Island bauten 2012 einen ähnlichen Fledermausroboter. Obwohl beide Gruppen sich eng an den Bauplan der Natur hielten, konnten sie keinen stabilen Flug erreichen.

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