Flugtechnik Roboter-Biene im unfreien Flug

Technik Roboterbiene hebt ab

(Video: Kevin Ma, Pakpong Chirarattanano)

Der Roboter "RoboBee" ist die bislang kleinste mit beweglichen Flügeln ausgestattete flugfähige Maschine der Welt. Frei fliegen kann das Gerät allerdings noch nicht. Wissenschaft und Militär können kaum erwarten, dass auch dieser letzte Schritt gelingt.

Seit Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, immer kleineren Robotern das Fliegen beizubringen. Bislang ist es schon gelungen, Geräte in die Luft zu bringen, die Möwen und Kolibris nachempfunden waren. Auch handtellergroße Quadrocopter - Hubschrauber mit vier Rotoren - haben ihre Premiere schon gehabt.

Sogar eine künstliche Libelle - allerdings mit einer Länge von 44 Zentimetern und einer Flügelspannweite von mehr als einem halben Meter - gibt es schon. Und mit DelFly hat die niederländische Universität von Delft ein ferngesteuertes, flatterndes, zehn Zentimeter langes Fluggerät - einen Ornithopter - vorgestellt, das mit einer Kamera bestückt ist und sich durch Gebäude steuern lässt.

Doch Fluggeräte im Format einer dicken Fliege oder Biene, die sich sogar ähnlich fortbewegen wie diese Insekten, existieren bislang nicht.

Mit der zwei Zentimeter großen "RoboBee" haben Wissenschaftler der Harvard University in Cambridge, Massachusetts, jetzt immerhin ein Roboterinsekt vorgestellt, das einer Fliege oder Biene schon stark ähnelt.

Was bei den kleinen Tieren so einfach aussieht - Abheben, Schweben, sich elegant in die Kurve legen -, stellt die Ingenieure vor riesige Probleme. Trotz aller technischen Fortschritte ist das Zubehör, das dazu notwendig ist, noch immer zu groß und zu schwer, um es in einer so winzigen Maschine unterzubringen.

Auch Robert Wood, Kevin Ma und ihre Kollegen an der Harvard University müssen ihre "RoboBee" noch über einen Draht mit Energie versorgen. Darüber hinaus hat das Gerät selbst keine Sensoren, mit denen es den Flug kontrollieren könnte. Auf diese Weise konnten die Forscher das Gewicht ihres Fliegers auf 80 Milligramm (0,08 Gramm) beschränken.

Technik Biene aus Metall

(Video: Kevin Ma, Pakpong Chirarattanano)

Vielmehr beobachten acht äußere Kameras den kleinen Roboter von allen Seiten und übermitteln einem Computer die Bewegungen der künstlichen Biene. Der Rechner kontrolliert wiederum den Einsatz der "Flugmuskeln". Diese bestehen aus piezoelektrischem Material, das beim Anlegen elektrischer Spannung seine Form verändert. Nach etwa 15 Minuten Flugzeug ist die "RoboBee" aufgrund von Materialermüdung am Ende, weshalb ihre Einsätze derzeit noch auf 20 Sekunden beschränkt werden.

Trotzdem stellt die Roboterbiene einen solch großen Fortschritt da, dass die Wissenschaftler sie im renommierten Fachblatt Science vorstellen durften. Das Besondere an dem Gerät ist die Flugmechanik. Mit Hilfe zweier winziger Flügel, die mit 120 Schlägen pro Sekunde fast so schnell arbeiten wie die von echten Insekten, hebt die "RoboBee" ab. Die Flugbahn verändert das Gerät, in dem die kleinen Schwingen rotieren. Und die Manöver funktionieren, obwohl die Flügel im Gegensatz zu Insektenflügeln nicht biegsam sind, sondern steif.

Die Forscher hoffen, dass ihr Roboterinsekt hilft, die Mechanik schlagender Flügel besser zu verstehen - insbesondere die der winzigen Insektenflügel. Denn schon aufgrund der Eigenschaften der Luft müssen diese eine andere Aerodynamik aufweisen, als die großen Schwingen der Vögel oder die steifen Tragflächen von Flugzeugen.

Um einen so kleinen Flugroboter zu bauen, der über eigene Energieversorgung, Sensoren und Prozessoren verfügt, werden mit Sicherheit noch Jahre vergehen, sagte die US-Wissenschaftlerin Sarah Bergbreiter von der University of Maryland in College Park dem Wissenschaftsmagazin ScienceNow. Trotzdem sei die "RoboBee" "ziemlich fantastisch und cool".