Robotik: MIT-Roboter fliegt und schwimmt wie ein Papageitaucher
Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen kleinen Roboter entwickelt, der sich sowohl in der Luft als auch im Wasser fortbewegen kann. Das Design des fliegenden und schwimmenden Geräts ist von tauchenden Seevögeln wie dem Atlantischen Papageitaucher inspiriert. Wie das Team im Fachjournal Science(öffnet im neuen Fenster) beschreibt, löst das System die schwierige Aufgabe, sich trotz der unterschiedlichen Dichten von Luft und Wasser in beiden Medien effizient zu bewegen. Der Roboter wiegt rund 230 Gramm und besitzt eine Flügelspannweite von knapp 91 Zentimetern.
Verzicht auf Beine und Gelenke
Die Entwicklung des Roboters unter der Leitung des Maschinenbauingenieurs Raphael Zufferey(öffnet im neuen Fenster) dauerte zwei Jahre. Bei der Konstruktion wich das Team in wesentlichen Punkten von der Biologie realer Seevögel ab. Um die Steuerung zu vereinfachen, besitzt die Maschine keine Beine. Stattdessen startet der Roboter direkt aus dem Wasser heraus mithilfe seiner Flügel. Zudem verzichteten die Forscher auf faltbare Flügel, da zusätzliche Gelenke und Motoren das System zu komplex gemacht hätten. Stattdessen nutzen die Flügel eine gezielte Flexibilität.
Das zentrale Gehäuse mit Motor und Batterie ist komplett offen konstruiert, so dass Wasser das gesamte System fluten kann. Aus diesem Grund mussten alle elektronischen Komponenten einzeln wasserdicht versiegelt werden. Durch diesen Ansatz bleibt der Roboter leicht genug für den Flug und hat im Wasser einen neutralen Auftrieb, sinkt also weder ab noch steigt er an.
Schneller Flügelschlag für den Abflug
Ein Schwanz stabilisiert den Flug des Roboters. Seine Flügel bestehen aus einem lichtdurchlässigen Nylongewebe, das mit Kohlefaserstreben verstärkt ist. Für den normalen Flug schlagen die Flügel fünf- bis sechsmal pro Sekunde. Um jedoch aus dem Wasser aufzutauchen und in die Luft zu gelangen, muss das Gerät seine Schlagfrequenz auf zehn Schläge pro Sekunde verdoppeln, um ausreichend Schub zu erzeugen.
Erste Tests führte das Team am Genfersee in der Schweiz durch. Bei den Versuchen stieg der Roboter in weniger als einer Sekunde aus dem Wasser in die Luft auf. Mit einer Akkuladung kann das System knapp 6,5 Kilometer fliegen oder rund 1,6 Kilometer schwimmen. Zukünftig soll der Roboter mit Sensoren ausgestattet werden, um Küstenerosionen, Algenblüten oder Fischbestände zu überwachen.
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