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Robotik

Minidrohne mit weichen Aktuatoren hebt erfolgreich ab

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Robo Bee ist eine Minidrohne, die für den Antrieb auf weiche künstliche Muskeln setzt. Forscher der Havard School of Engineering haben Robo Bee entwickelt, der jetzt erstmals mit weichen Aktuatoren erfolgreich abheben konnte.

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Der Achtflügler schwebt mit weichem Antrieb.
Der Achtflügler schwebt mit weichem Antrieb.
(Bild: Havard SEAS)

Wenn Roboter mit harten Bauteilen für den Antrieb irgendwo hart aufschlagen, geht oft etwas an diesen Bauteilen kaputt. Anders sieht es bei Robo Bee aus, die Minidrohne setzt bei ihrem Antrieb auf weiche künstliche Muskeln. Vorteil dieser neuen Bauweise: sie ist äußerst Crash-beständig. Entwickelt wurde die Minidrohne von Forschern der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS).

„Auf dem Gebiet der Mikrorobotik gibt es große Anstrengungen, mobile Roboter mit weichem Antrieb herzustellen, da diese so belastbar sind“, fasst SEAS-Postdoc Yufeng Chen die bsiherige Problematik zusammen. Allerdings seien viele Fachleute skeptisch gewesen, ob weiche Aktuatoren auch stark genug für Flugdrohnen sind. Eben das haben die Harvard-Forscher jetzt nachgewiesen. „Unser Antrieb hat ausreichend Leistungsdichte und Kontrollierbarkeit, um den Schwebeflug zu ermöglichen“, sagt Chen.

Robo Bees können Kollisionen mit umgebenden Hindernissen wahrnehmen und aushalten, wie hier mit einem Schlagflügel, der wiederholt mit einem Hindernis kollidiert.
Robo Bees können Kollisionen mit umgebenden Hindernissen wahrnehmen und aushalten, wie hier mit einem Schlagflügel, der wiederholt mit einem Hindernis kollidiert.
(Bild: Havard SEAS)

Möglich machen das Aktuatoren aus dielektrischen Elastomeren, die sich bei angelegtem elektrischem Feld verformen. Die Wissenschaftler haben die Elektrodenleitfähigkeit so verbessert, dass diese mit 500 Hertz arbeiten, was den bislang bei ähnlichen Robotern genutzten harten Bauteilen entspricht. Zudem hat das Team ein Flugwerk konstruiert, das verhindert, dass der neue Antrieb sich verbiegt und instabil wird. Ein Zweiflügler mit dem neuen Antrieb konnte zwar außer abheben nichts, ein Achtflügler mit vier Antriebselementen dagegen war zu kontrolliertem Schwebeflug in der Lage.

Stöße werden einfach abgefedert

„Ein Vorteil kleiner, massearmer Roboter ist ihre Beständigkeit gegenüber Stößen“, sagt Projektmitarbeiterin Elizabeth Farrell Helbling. Der weiche Antrieb biete noch einen zusätzlichen Vorteil, da er Stöße zusätzlich abfedert. Die neue Robo Bee halte es daher problemlos aus, wenn sie gegen eine Wand fliegt, auf den Boden fällt oder mit einer anderen Minidrohne kollidiert. Frühere Modelle der Harvard-Minidrohne mit hartem Antrieb hätten da oft Probleme bekommen.

Diese hohe Widerstandsfähigkeit ist ein entscheidender Vorteil. „Das wäre nützlich bei möglichen Anwendungen wie dem Flug durch Schutt bei Such- und Rettungsmissionen“, erklärt Helbling.

Allerdings hat das im Moment noch einen zu hohen Preis: Die Effizienz der RoboBee mit weichem Antrieb hinkt gegenüber klassischeren Minidrohnen entscheidend hinterher. Eben das wollen die Forscher nun ändern, da wirklich leistungsstarke künstliche Muskel völlig neue Möglichkeiten für die Robotik eröffnen könnten.

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