de.wedoany.com-Bericht: Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben gemeinsam einen neuartigen Roboter entwickelt, der unter Wasser schwimmen, die Wasseroberfläche durchbrechen und in den Flugmodus wechseln kann. Das Forschungsteam gibt an, dass das System die Bewegungsweise von tauchenden Vögeln wie Seetauchern, Papageitauchern und Sturmvögeln nachahmt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.
Der Roboter wiegt weniger als 300 Gramm und besteht aus einem Rumpf, zwei flexiblen Schlagflügeln und einem steuerbaren Leitwerk. Die Forscher können durch den Austausch von Flügeln und Leitwerk unterschiedlicher Größe die Auswirkungen von Form, Flexibilität und Schlagfrequenz auf den Übergangsprozess zwischen Schwimmen und Fliegen analysieren. Die Flügel bestehen aus einer Folie mit einer wasserabweisenden Beschichtung aus Nanopartikeln; im Rumpf sind eine Batterie und ein wasserdichter Elektromotor untergebracht, der über eine Kurbelwelle die Schlagflügel antreibt; das bewegliche Leitwerk dient zur Steuerung des Neigungswinkels des Roboters während des Fluges und des Tauchens.
In Experimenten in einem Wasserbecken und im Genfersee testete das Team Kombinationen von Flügelgrößen, Schlagfrequenzen und Leitwerkswinkeln, die den Übergang vom Schwimmen zum Fliegen ermöglichen. Die Experimente verwendeten Flügel mit einer Spannweite von 80 Zentimetern, die ausreichend flexibel sind, um die Schwimmamplitude unter Wasser zu verringern, und gleichzeitig steif genug, um in der Luft ausreichend Auftrieb zu erzeugen. Die Geschwindigkeit des Roboters unter Wasser beträgt nahezu 1 Meter pro Sekunde, in der Luft etwa 6 Meter pro Sekunde, wobei die Schlagfrequenz in beiden Zuständen etwa 5 Mal pro Sekunde beträgt.
Um in den Flugzustand überzugehen, nimmt der Roboter einen Anstellwinkel von etwa 70 Grad ein, sodass die Flügelspitzen die Wasseroberfläche nicht berühren. Im Gegensatz zu den meisten tauchenden Vögeln benötigt der Roboter keine Beine, um sich von der Wasseroberfläche abzustoßen. Die Forscher geben an, dass dies das erste Mal ist, dass ein Roboter allein mit Schlagflügeln direkt aus dem Wasser in die Luft gelangt.
Der Erstautor der Studie, der ehemalige EPFL-Forscher Raphael Zufferey, ist der Ansicht, dass die Technologie in der Meeresforschung eingesetzt werden könnte. In Zukunft könnten Forscher den Roboter von einem Schiff oder vom Ufer aus starten, um an schwer zugänglichen Orten Wasserproben zu entnehmen oder Messdaten aufzuzeichnen; anschließend könnte das Fluggerät die Daten zurückbringen und erneut eingesetzt werden. Als Nächstes plant das Forschungsteam, die Flügel weiter zu verbessern, damit sie zusätzlich verdreht werden können, und sicherzustellen, dass der Roboter auch bei rauer See und starkem Wind zuverlässig funktioniert. Neben den möglichen Anwendungen in der Meeresforschung wird das Projekt auch dazu beitragen, die Flug- und Schwimmmechanismen tauchender Meeresvögel besser zu verstehen.
