Insekten-Roboter:Angriff mit Stubenfliegen

Lesezeit: 5 min

Wissenschaftler statten Roboter immer erfolgreicher mit den Fähigkeiten von Fluginsekten aus. Das US-Militär investiert Millionen in die Entwicklung.

Hubertus Breuer

Floris van Breugel hält einen merkwürdigen Flugapparat in der Hand. Das Gerät soll in einem Atrium der Cornell University in Ithaca, US-Bundesstaat New York, wie eine Fliege mit vibrierenden Flügeln auf der Stelle schweben - ein aerodynamisches Kunststück.

Insekten-Roboter: Hod Lipson (l) und Floris van Breugel mit dem Fluggerät des Studenten.

Hod Lipson (l) und Floris van Breugel mit dem Fluggerät des Studenten.

(Foto: Foto: Bill Steele/Cornell Chronicle)

Mit einem Insekt hat das filigrane Flugzeug wenig Ähnlichkeit. Es gleicht einer abstrakten Figur aus Draht. Oben befinden sich gekreuzte Plastikfolien, darunter sechs Kohlefaserstreben, an denen Polyethylenflügel befestigt sind.

Am unteren Ende des Stabs sitzen zwei weitere gekreuzte Plastikfolien. "Die optische Ähnlichkeit ist uns nicht wichtig", sagt van Breugel, dessen Abschlussarbeit am Robotik-Lehrstuhl Hod Lipsons der Flieger ist. "Hier geht es ums mechanische Prinzip."

Fast regungslos in der Luft

Van Breugel legt einen Schalter an dem Gestell um. Die Kunstfliege beginnt wild mit den Flügel zu schlagen. Als der Student loslässt, steigt der Flugroboter senkrecht nach oben und bleibt einige Sekunden fast regungslos in der Luft hängen. Dem Apparat gelingt, was Insekten in der Natur und in der Wohnstube alltäglich vollführen. Breugel stupst die Kunstfliege an, das Vehikel lässt sich nicht aus der Flugruhe bringen.

Das Experiment markiert ein Etappenziel auf dem Weg, Insektenroboter zu schaffen. Es ist das erste Fluginsekt, dass stabil schwebt, ohne von Seitenwind oder einem Stoß zum Absturz gebracht zu werden. Zuvor haben Robotiker in den USA und Europa bereits Roboterfliegen konstruiert, die kaum größer sind als ein Fingernagel, nur 60 Milligramm wiegen, selbständig losbrausen oder 250-mal pro Sekunde mit ihren Flügeln schlagen.

Doch alle Mikroroboter sind der gemeinen Stubenfliege noch unterlegen. Sie scheitern daran, was die Insekten spielerisch meistern: auf engem Raum Haken und Salti schlagen, in der Sekunde das 250-Fache ihrer Körperlänge zurücklegen, kopfüber an der Decke landen und einer Fliegenklatsche ausweichen.

Das Insekt gibt damit die Vision für ihr künstliches Ebenbild vor: Ein wendiger, kleiner und schneller Fliegenroboter, der eines Tages hinter den feindlichen Linien spioniert, im Geröll nach Verschütteten sucht, kleine Sprengkapseln transportiert, Pflanzen bestäubt oder sogar in Schwärmen ferne Planeten auskundschaftet.

Die Herausforderungen sind groß, die Budgets jedoch auch: Der Forschungsarm des US-Verteidigungsministeriums, die Darpa, unterstützt die Studien seit mehr als zehn Jahren mit Millionen Dollar.

Flugapparate zu bauen, die das Brausen der Insektenflügel nachahmen, galt aus aerodynamischer Sicht lange Zeit als unmöglich. Erst mithilfe von Testmaschinen und Computersimulationen enthüllten Forscher, allen voran Michael Dickinson am California Institute for Technology in Pasadena, schrittweise die aerodynamischen Gesetze des Schwirrflugs.

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