Science
16.10.2013

Roboter-Libelle nutzt natürliches Vorbild

Der BionicOpter vereint die Flugzustände eines Hubschraubers, eines Motorflugzeugs und eines Segelflugzeugs in einer nur 175 Gramm leichten Konstruktion.

Neun Motoren, vier Flügel, 63 Zentimeter Flügelspannweite, ein ARM-Mikrocontroller, Akku, WLAN-Empfang, Inertial-, Beschleunigungs- und Lagesensoren - die Leistungsdaten des BionicOpter lassen ein weit höheres Gewicht als 175 Gramm erwarten. Eine Leichbaukonstruktion aus Kohlefaser, Aluminium und Kunststoff aus 3D-Druck machte es möglich, einen agilen Flugroboter in Form einer Libelle zu erschaffen.

Entwickelt wurde der BionicOpter durch das Festo Bionic Learning Network, einem interdisziplinären Team aus Technikern, Designern, Biologen und Studenten. Sie gehen nach dem Prinzip der Bionik vor. Dabei werden Wirkungsweisen der Natur studiert, um daraus technische Anwendungen zu generieren. Die Libelle ist nur das jüngste Beispiel einer Reihe von Robotern, die auf diese Weise erschaffen wurden. Andere Beispiele sind etwa die Roboter-Möwe "SmartBird" oder der Bionische Handling-Assistent mit dem Elefantenrüssel als Vorbild.

BionicOpter

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500 Meter Reichweite

Auf der Fachmesse Smart Automation in Linz Anfang Oktober konnte man den BionicOpter hierzulande erstmals im Flug erleben. Auch die futurezone sah sich das an. Gesteuert wurde der Roboter dabei mit einer Funkfernbedienung. Daneben besteht auch die Möglichkeit, das Gerät mittels Smartphone-App zu lenken. Im Flug bewegt der Roboter alle vier Flügel gleichzeitig, wobei jeder Flügel durch jeweils zwei Stellmotoren separat ausgerichtet werden kann.

Der Hauptantrieb und die Stellmotoren werden von einem 7,6 Volt Lithium-Polymer-Akku versorgt. Dessen Kapazität reicht für fünf Minuten Flugzeig aus. Vom Piloten kann sich der BionicOpter bis zu 500 Meter weit entfernen, solange er in Sichtlinie bleibt.

Natur-Studium

Vor der Planungsphase für den Roboter, sah sich das Bionic Learning Network genau das Vorbild aus der Natur an. Mittels Slow-Motion-Aufnahmen wurde die Bewegung und die Orientierung von Libellen studiert. Die Körperform wurde beim Roboterbau beibehalten.

Auch der lange Schwanz der Libelle erfüllt seinen Sinn. "Er dient der Flugstabilisierung", erklären Andreas Schadhauser und Markus Schäffer, zwei der Konstrukteure des BionicOpter. Eine Version der künstlichen Libelle kann neben den Flügeln auch die Lage von Kopf und Schwanz verändern. Mittels Gewichtsverlagerung werden neue Flugmanöver erreicht.

Weiterer Gewichtsverlust

Im nächsten Entwicklungsschritt wollen die Entwickler den BionicOpter noch leichter machen. "Es gibt noch Toleranzen in der Elektronik. Der Mikroprozessor ist noch nicht voll ausgereizt. Außerdem kann man die Getriebeeinheit noch weiter reduzieren", meinen Schadhauser und Schäffer: "Noch 50 Gramm weniger sind realistisch".

Einen unmittelbaren Einsatzzweck verfolgt Festo mit dem BionicOpter nicht. Das Ziel ist, neue Technologien und Fertigungsverfahren zu erproben. Im Zuge der Forschung zu einem neuen Roboter stößt man häufig auf Lösungen, die in die Entwicklung klassischer Produkte einfließen. "Bionische Entwicklungen sollen die Innovation in der Automatisierungstechnik vorantreiben", fassen Schadhauser und Schäffer zusammen.

Voten Sie für Ihren Roboter-Favoriten

Um Neuheiten in der Robotik geht es auch beim Robotik Award powered by Festo, der im Zuge der futurezone awards 2013 vergeben wird. Gesucht wird dabei die Roboter-Innovation des Jahres. futurezone-Leser können noch bis 31. Oktober auf der futurezone Award Webseite für ihren Favoriten abstimmen.