Mobile-Menu

Faszination Technik Flugroboter gleitet wie ein Vogel im Wind

Quelle: Pressemitteilung 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
Universität Stuttgart
Heidrive GmbH
FAULHABER Antriebssysteme
Heraeus AMLOY Technologies GmbH

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein Flugroboter, der auch bei wechselnden Windverhältnissen stabil und energieeffizient fliegen kann. 

Der Flugroboter Floaty nutzt verstellbare Klappen, um Luftströmungen gezielt zu steuern und stabil in der Luft zu bleiben.(Bild: Max-Planck-Institut)
Der Flugroboter Floaty nutzt verstellbare Klappen, um Luftströmungen gezielt zu steuern und stabil in der Luft zu bleiben.
(Bild: Max-Planck-Institut)

Aktuelle Fluggeräte stehen häufig vor einem Kompromiss: Drohnen mit Propellern sind wendig und können schweben, verbrauchen jedoch viel Energie. Flugzeuge mit starren Flügeln fliegen effizient, können aber nicht auf der Stelle in der Luft stehen.

Forschende des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) und der Universität Stuttgart haben mit „Floaty“ einen formveränderlichen Flugroboter entwickelt, der beide Eigenschaften kombiniert und dadurch effizient und stabil in der Luft verharren kann.

Von der Natur inspiriert

Floaty orientiert sich am Flugverhalten von Vögeln, die Aufwinde nutzen und ihre Flügel anpassen. Der Roboter kommt ohne Propeller aus und nutzt stattdessen Luftströmungen zur Stabilisierung.

In einem Windkanal bei Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s nutzt Floaty aufsteigende Luftströmungen und verstellt dafür rasch vier bewegliche Klappen an seiner Oberseite. Durch deren Drehung beeinflusst der Roboter gezielt, wie die Luft um ihn herum strömt, und passt so seinen Luftwiderstand an. Dadurch kann er sein Gleichgewicht halten und auch bei seitlichen Störungen stabil in der Luft bleiben – ganz ohne aktiven Antrieb und hohen Energieverbrauch. Grundlage dafür ist ein erlerntes aerodynamisches Modell, das auf zahlreichen Experimenten im Windkanal basiert und es dem System ermöglicht, Turbulenzen auszugleichen und an Ort und Stelle zu schweben.

„Wir glauben, dass unsere Arbeit neue Wege für den Bau von Flugrobotern eröffnet, die effizienter und nachhaltiger sind“, sagt Ghadeer Elmkaiel, Erstautor der Veröffentlichung und Doktorand in der Gruppe Learning and Dynamical Systems. 

Stabilität durch Konstruktion

Eine zentrale Herausforderung bestand darin, den Roboter stabil auszulegen und gleichzeitig gut steuerbar zu halten. In frühen Windkanaltests führte die zunächst flache Bauform dazu, dass Floaty seitlich kippte, anstatt sich wieder aufzurichten. Um dieses Problem zu lösen, passten die Forschenden die Konstruktion gezielt an: Sie senkten den Schwerpunkt des Roboters ab und integrierten einen Knick in die starren Klappen. Dadurch bleibt Floaty stabil in der Luft und kann sein Gleichgewicht selbstständig korrigieren.

„Unser Floaty-Roboter könnte in vielen realen Situationen nützlich sein, in denen Aufwinde auftreten“, sagt Michael Mühlebach, Leiter der Forschungsgruppe Learning and Dynamical Systems. Dazu zählen etwa Inspektionsaufgaben in Industrieanlagen mit starken Luftströmungen. Darüber hinaus sehen die Forschenden Potenzial in weiteren Anwendungen, bei denen aufsteigende Luft gezielt genutzt werden kann, um Energie zu sparen.

Die Ergebnisse wurden im Fachjournal npj Robotics veröffentlicht.

Hier geht's zur Publikation

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte