Roboter mit echten Taubenfedern kann fliegen
Durch die Lüfte gleiten wie eine Taube. Das kann auch ein Roboter, wenn sich deren Erbauer viel von den Vögeln abgeschaut haben.
Das Wichtigste in Kürze
- US-amerkianische Forscher haben einen neuartigen Flugroboter entwickelt.
- Er fliegt mithilfe echter Federn und künstlicher Gelenke.
Einen Flugroboter mit echten Taubenfedern haben amerikanische Forscher entwickelt. Es gelang ihnen sogar, das Fluggerät namens PigeonBot mithilfe von künstlichen Gelenken zu steuern.
Die Forscher kombinierten dabei geschickt biologische Untersuchungen und Ingenieurswissen. Die zwei Studien eines Teams um David Lentink von der Stanford University in Stanford (Kalifornien) sind in den Fachmagazinen «Science Robotics» und «Science» erschienen.
Elastische Bänder steuern Federn
Als promovierter Biologe mit einem Ingenieurstudium versuchte Lentink, insbesondere die Steuerung des Gleitflugs durch Tauben auf ein Fluggerät zu übertragen. Das Team untersuchte dazu zunächst Flügel toter Tauben genau und versuchte dann, sie so gut wie möglich nachzubauen. Biologen betrachten die Vogelflügel als eine Art Hand und sprechen daher auch von Handgelenk und Fingern.
Die Wissenschaftler fanden anhand der Flügel toter Tauben und ihrer Modellierung im Computer unter anderem heraus, dass die Winkel von nur zwei Gelenken 97 Prozent der gesamten Flügelform erklären können: das sogenannte Handgelenk und das Gelenk des Fingers, mit dem die äusseren Flügelfedern verbunden sind.
Dabei wird nicht jede Feder einzeln von den Tauben gesteuert, vielmehr sind die Federschäfte mechanisch miteinander verbunden. Im PigeonBot übernehmen elastische Bänder zwischen den Federn diese Aufgabe.
PigeonBot hat neben einem Rumpf aus Hartschaumbrettern etwas Elektronik an Bord (GPS, Fernsteuerung, Motor mit Propeller, Aktuatoren für die Gelenke). An den Flügeln sind insgesamt 40 Flugfedern von Tauben befestigt. Wenn im Flug Hand und Finger eines Flügels zum Körper hin bewegt werden, dann fliegt PigeonBot eine Kurve in die Richtung dieses Flügels, «wobei das Handgelenk eine grobe Kontrolle und der Finger die Feinsteuerung ermöglicht», schreiben die Forscher.
Echte Federn mit vielen Vorteilen
Echte Taubenfedern hätten viele Vorteile, schreiben die Forscher. Sie seien «unglaublich weich, leicht und robust». Ausserdem böten sie stabile elastische Reaktionen auf unterschiedliche aerodynamische Belastungen. Hinzu kommt ein weiteres Phänomen, das Lentink und Kollegen in der «Science»-Studie genauer untersuchten: Wenn benachbarte Flugfedern übereinander gleiten, dann steigt ab einem bestimmten Winkel der Widerstand um das Zehnfache.
