Batbot Roboter fliegt wie eine Fledermaus

Batbot heißt ein Roboter, der seine Flügel nach dem Vorbild einer Fledermaus bewegen kann. Künstliche Muskeln aus einer Formgedächtnis-Legierung ahmen die Verformung des Flügels nach.

Über Jahrmillionen hat die Natur oft höchst effiziente Lösungen etwa für den Antrieb herausgebildet. Ein Beispiel ist die Fledermaus. Wissenschaftler aus Spanien und den USA haben einen Roboter entwickelt, der den Antrieb der Säuger nachahmt.

Batbot (Bild: Polytechnische Universität Madrid)

Batbot haben die Forscher von der Polytechnischen Universität in Madrid und der Brown-Universität in Providence im US-Bundesstaat Rhode Island ihren Roboter genannt. Vorbild war der Graukopf-Flughund, der mit einer Flügelspannweite von bis zu anderthalb Metern eine der größten Fledermausarten ist. So groß ist der Batbot allerdings nicht: Seine Spannweite beträgt etwa einen halben Meter.

Flügel verformen sich

Die Wissenschaftler haben zunächst den Flug der Fledermaus analysiert: Diese ändert beim Schlagen das Profil ihrer Flügel: Vor- und Auftrieb erzeugt sie bei der Abwärtsbewegung des Flügels. Sie streckt ihn, um dafür eine möglichst große Fläche zur Verfügung zu haben. Diese würde aber bei der Aufwärtsbewegung bremsen. Deshalb faltet die Fledermaus dann ihren Flügel. Dabei verformt sie ihre Knochen.

Die Wissenschaftler um Julian Colorado von der Universität in Madrid haben diesen Antriebsmechanismus nachgebildet: Der Batbot hat Flügel aus weichem Silikon, die von einem kleinen Elektromotor angetrieben werden. Das Ausbreiten und Einfalten erreichen die Forscher durch den Einsatz von Drähten aus einer Nickel-Titan-Legierung, einem Material mit einem Formgedächtnis (Shape-Memory-Alloy, SMA).

Künstliche Muskeln

Wird Spannung an diese Drähte angelegt, verändern sie ihre Form. Die SMA-Drähte sitzen zwischen der Schulter und dem Ellenbogen des Roboterarms. Die Drähte drehen als künstliche Muskeln den Ellenbogen, so dass sich die Finger krümmen und den Flügel in der Aufwärtsbewegung verkleinern. "Das verkleinert und breitet den Flügel aus, ähnlich wie beim natürlichen Pendant", erklärte Colorado dem britischen Wissenschaftsmagazin New Scientist.

Die Flügel einer Fledermaus seien vom Aufbau her der Hand und dem Arm eines Menschen ähnlich. Dabei seien sie zudem sehr beweglich. "Die Art und Weise, wie die Fledermäuse die Form ihrer Flügel ändern, bietet ein großes Potenzial für die Verbesserung der Manövrierfähigkeit von Minidrohnen", sagt Colorado. Allerdings fliegt der Batbot noch nicht stabil.

Bat-Roboter für die US-Armee

Entsprechend ist sein Team auch nicht das einzige, das eine Minidrohne (Micro Air Vehicle, MAV) nach dem Vorbild der Flugsäuger baut: 2009 haben zwei Wissenschaftler der Universität des US-Bundesstaates North Carolina in Raleigh einen allerdings kleineren Fledermausroboter gebaut, bei dem ebenfalls SMA-Komponenten zum Einsatz kamen. Com-Bat ist ein Forschungsprojekt an der Universität des US-Bundesstaates Michigan, das im Auftrag der US-Armee eine robotische Fledermaus entwickelt, die im Häuserkampf den Gegner ausspähen soll. Da sich das US-Militär sehr für MAVs interessiert, finanziert es zum Teil auch das spanisch-amerikanische Gemeinschaftsprojekt.

Colorado und seine Kollegen beschreiben ihre Arbeit in einem Aufsatz, der im September 2012 in der Fachzeitschrift Bioinspiration & Biomimetics erscheinen soll.