Biomimetik

Roboter ahmt Schmetterlingsflug nach

Ritterfalter haben ein einfaches, aber effizientes Flugmuster: Sie schlagen mit den Flügeln, ohne deren Form zu verändern. Das haben Wissenschaftler anhand eines Roboters nachgewiesen, den sie nach dem Vorbild eines solches Schmetterlings gebaut haben.

Wissenschaftler aus Japan haben einen Flugroboter entwickelt, der einem Schmetterling nachempfunden ist. Der Flugroboter bewegt sich wie das Insekt durch das Schlagen seiner Flügel fort.

Der Roboter, den Hiroto Tanaka von der Harvard Universität in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts und Isao Shimoyama von der Universität in der japanischen Hauptstadt Tokio gebaut haben, hat die gleiche Größe wie sein natürliches Vorbild. Auch die Flügel sind genau wie die natürlichen - sie haben die gleiche Form und weisen die gleichen Strukturen auf.

Vorbild Ritterfalter

Als Vorbild für den Roboter wählten die Wissenschaftler Schmetterlinge der Familie der Ritterfalter. Sie eignen sich dazu besonders wegen ihres Körperbaus: Ihre Flügel sind im Vergleich zu ihrem Körper sehr groß. Zudem überlappen sich Vorder- und Hinterflügel. Das schränkt die Möglichkeit, den Anstellwinkel der Flügel zu ändern, stark ein.

Es liege deshalb nahe, dass sich die Ritterfalter fortbewegen, indem sie einfach nur mit den Flügeln schlagen, schreiben die Wissenschaftler in einem Aufsatz im britischen Fachmagazin Bioinspiration & Biomimetics, das vom Physikerverband Institute of Physics herausgegeben wird.

Einfacher Flug

Anhand des Roboters, den sie mit einer Hochgeschwindigkeitskamera im Flug filmten, konnten sie verifizieren, dass die Ritterfalter tatsächlich mit einem recht einfachen Mechanismus fliegen können. Andere Schmetterlinge, deren Verhältnis von Körpergewicht zu Flügel ungünstiger ist, müssen auf kompliziertere Mechanismen zurückgreifen, um sich in der Luft zu bewegen, wie etwa den Anstellwinkel der Flügel zu verändern. Tanaka und Shimoyama wollen nach Möglichkeiten suchen, wie sich dieses Modell für verschiedene aerodynamische Systeme nutzen lässt.

Die Ritterfalter, zu denen unter anderem der einheimische Schwalbenschwanz gehört, zählen zu den größten Schmetterlingen. Der zu der Familie gehörende Königin-Alexandra-Vogelfalter ist der größte Tagfalter: Die Weibchen können eine Flügelspannweite von über 25 cm haben.

Biomimetische Roboter

Robotiker lassen sich bei der Konstruktion ihrer Maschinenwesen oft von der Natur inspirieren. So haben sie bereits sogenannte fliegende Miniroboter (Micro-aerial Vehicle, MAV) nach dem Vorbild einer Libelle oder einer Fledermaus gebaut. Während viele MAVs Forschungszwecken dienen, etwa um die Flugeigenschaften zu studieren, sind andere für militärische Zwecke wie den Häuserkampf gedacht.