Mini-Drohne mit breitem Einsatzspektrum 10. Feb 2022 Von Stefan Asche

Flugroboter flattert schneller als ein Insekt

Forschende aus England nutzen elektrostatische Kräfte statt Motor und Getriebe. Das senkt den Energiebedarf deutlich.

Wenn der kleine Flugroboter freigelassen wird, schafft er eine Geschwindigkeit von etwa 70 cm/s.
Foto: Tim Helps/bristol.ac.uk

Ein neuer Mini-Flugroboter von Ingenieuren der Universität Bristol ist kaum größer als ein Insekt. Er übertrifft seine natürlichen Vorbilder aber um Längen – jedenfalls beim Flügelschlag: Die Frequenz ist deutlich höher als bei Fliegen, Schmetterlingen & Co. Eingesetzt werden könnte der kleine Brummer eines Tages etwa zur Inspektion von Offshore-Windenergieanlagen, zur Suche nach Vermissten in unwegsamem Gelände, zum Sammeln von umweltrelevanten Daten und sogar zur Bestäubung von Nutzpflanzen, falls das Insektensterben weitergeht.

Schnell und sehr leicht

Der smarte Flugroboter ist nicht nur schnell – pro Sekunde fliegt er 18 Körperlängen weit (etwa 0,7 m) –, sondern auch sehr leicht. Das liegt daran, dass die Forscher auf einen herkömmlichen Antrieb der Flügel verzichtet haben. Ein Motor und ein Getriebe, das die Rotationsbewegung in eine laterale Bewegung umsetzt, wurde ausgespart. Das Team um Robotik-Professor Jonathan Rossiter hat stattdessen ein direkt angetriebenes, künstliches Muskelsystem entwickelt, das es „Liquid-amplified Zipping Actuator“ (LAZA) nennt. Die Wurzeln der extrem leichten Flügel, die an ihre natürlichen Pendants erinnern, sind elektrisch negativ geladen. Ein flüssiges Dielektrikum trennt sie von zwei darüber und darunter angeordneten, gebogenen Elektroden, die isoliert sind, damit sie ihre Ladung nicht an den Flügel abgeben.

Die Elektroden werden abwechselnd elektrisch positiv geladen. Die dabei zwischen Elektroden und Flügel auftretenden elektrostatischen Kräfte bewegen den Flügel abwechselnd nach oben und nach unten – er flattert. Da der Ladungswechsel zwischen den Elektroden sehr schnell möglich ist, bewegen sich die Flügel in rasendem Tempo. Gleichzeitig ist der Stromverbrauch sehr gering. Rossiters wichtigster Mitarbeiter Tim Helps erklärt: „Mit dem LAZA übertragen wir elektrostatische Kräfte direkt auf den Flügel und nicht über ein komplexes, ineffizientes Übertragungssystem. Das führt zu besserer Leistung und einfacherem Design.“ Auch ebne dies den Weg zu einer neuen Klasse von kostengünstigen, leichten, flatternden Mikroluftfahrzeugen.

Der Weg in die Praxis ist noch lang

Dieser Weg ist aber noch sehr lang: Bisher werden die Flügel extern mit Strom versorgt. Das künstliche Insekt trägt also seine Energiequelle noch nicht bei sich. Auch sind noch keine Sensoren und Kameras an Bord. Und vor allem: Noch lässt sich der Flattermann nicht lenken – es sei denn, er fliegt entlang einer vorher gespannten Nylonschnur.

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