Die meisten Vögel können laufen, hüpfen, springen und fliegen – für Roboter sind mehrere verschiedene Fortbewegungsarten hingegen eine Herausforderung. Die dahintersteckende Mechanik ist zu komplex, oder die Maschinenwesen sind zu schwer, so dass sie entweder nur laufen oder fliegen können, aber nicht beides zugleich. Wissenschaftler aus der Schweiz ist es nun gelungen, einen Flugroboter von der Größe einer Krähe zu konstruieren, der sich sowohl hüpfend fortbewegen als auch in die Lüfte schwingen kann. Über ihre Errungenschaft berichten Won Dong Shin von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und seine Kollegen in der Zeitschrift „Nature“.
Der Grund für die Fähigkeit des Roboters RAVEN (ein Akronym für „Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple Environments“) sind vor allem dessen Gliedmaßen. Diese sind den Beinen eines Vogels nachempfunden. Auch wenn sie einfacher aufgebaut sind, so sind sie doch ähnlich proportioniert. Won Dong Shin hat sich bei der Konstruktion durch seine Beobachtungen von Krähen auf dem Campus der EPFL inspirieren lassen.
Mit Hilfe mathematischer Modelle, Computersimulationen und experimentellen Versuchen hat er ein optimales Gleichgewicht zwischen der Komplexität der Beine und dem Gesamtgewicht der Drohne erreicht, welches bei 620 Gramm liegt. Mit Hilfe seiner Kollegen baute er aus verschiedenen leichten Materialien den Körper und die Flügel, deren Spannweite etwa ein Meter beträgt. Angetrieben werden die Beine von mehreren Elektromotoren und Federn.
Dank dieses Designs kann RAVEN herumhüpfen, leichte Steigungen hochlaufen, Gräben überspringen und auf ein 26 Zentimeter hohes Hindernis springen, ohne dabei das Gleichgewicht zu verlieren. Zum Fliegen hüpft RAVEN in die Höhe oder springt von einer Kante ab, klappt seine beiden Beine nach hinten und geht in den Gleitflug über. Soll RAVEN eine längere Strecke überwinden, wird der Frontmotor mit dem Propeller angeworfen. Dann fliegt RAVEN einem Motorsegler gleich durch die Luft.
Die Forscher haben festgestellt, dass es für RAVEN energetisch günstiger ist, wenn er zum Start wie ein Vogel abspringt. Dann erreicht er eine wesentlich höhere Startgeschwindigkeit, als wenn er sich aus dem Stand in die Luft erhebt.
RAVEN könnte die Ausgangsbasis eines neuen Designs für Drohnen sein, die sich in unwegsamem Gelände bewegen und ohne menschliches Eingreifen von begrenzten Orten abheben können. Diese Fähigkeiten ermöglichen den Einsatz von Flugroboter auf engem Raum. Die Forscher aus Lausanne arbeiten bereits an einer verbesserten Konstruktion und Steuerung der Beine, um die Landung in verschiedenen Umgebungen zu ermöglichen.
