Forschern der Washington State University (WSU) in den USA ist es gelungen, eine Roboterbiene zu entwickeln, die genau wie eine echte Biene fliegen kann, was einen bedeutenden Erfolg in der Robotik darstellt.
Der Roboter namens Bee++ verfügt über vier Flügel, die jeweils mit unabhängigen leichten Aktuatoren ausgestattet sind, die die Flügel unabhängig voneinander steuern können. Durch dieses Design kann die Roboterbiene die sechs Bewegungsfreiheitsgrade natürlicher Fluginsekten nachahmen.
Die Roboterbiene wiegt 95 mg, viel mehr als natürliche Bienen, die etwa 10 mg wiegen, kann aber für Aufgaben wie die künstliche Bestäubung in Gebieten eingesetzt werden, in denen natürliche Bestäuber rar sind, oder sogar zur Unterstützung bei Such- und Rettungsaktionen auf engstem Raum.
Die Forschung wurde von Nestor O. Pérez-Arancibia geleitet, einem Assistenzprofessor an der School of Mechanics and Materials Engineering der Washington State University, der sich seit drei Jahrzehnten mit künstlichen Insekten beschäftigt.
Seine bisherige Arbeit konzentrierte sich auf die Entwicklung einer Roboterbiene mit zwei Flügeln, die jedoch nur über eine eingeschränkte Beweglichkeit verfügte. Im Jahr 2019 gelang seinem Forschungsteam der Durchbruch, indem es einen vierflügeligen Roboter baute, der leicht genug war, um in die Luft zu fliegen. Doch selbst um unabhängig zu starten und zu landen, mussten die Controller auf die gleiche Weise agieren wie das Gehirn des Insekts.
Um bestimmte Manöver zu erreichen, entwickelten die Forscher spezifische Muster des Schlagens der Vorderflügel gegenüber den Hinterflügeln für den Tanzflug und der rechten gegenüber den linken Flügeln für das Rollen. Der Schwungunterschied erzeugt ein Drehmoment, das es dem Bee++ ermöglicht, sich um seine horizontalen Hauptachsen zu drehen.
Den Forschern gelang es auch, eine komplexe Gähnenbewegung im Flug zu simulieren, wodurch die Roboterbiene während des Flugs ihre Stabilität bewahren und sich auf bestimmte Punkte konzentrieren konnte. Um diese Kontrolle zu erreichen, implementierten die Forscher ein Design, bei dem die Flügel in einem Winkel schlagen und so die Bewegung natürlicher Insektenflügel nachahmen. Diese Anpassung ermöglicht es dem Roboter, Kurven zu steuern, was seine Manövrierfähigkeit verbessert.
Die Forscher erhöhten außerdem die Frequenz der Flügelschläge von 100 auf 160 Mal pro Sekunde und sorgten so für den nötigen Auftrieb und die Manövrierfähigkeit für einen stabilen Flug. Derzeit beträgt die autonome Flugzeit von Bee++ nur fünf Minuten. Daher muss es ständig an eine Stromquelle angeschlossen sein.
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