Die Roboter-Fliege

Harvard-Forscher liessen sich von der Natur inspirieren. Das Ergebnis: der kleinste und agilste Flugroboter seiner Art. Die Mini-Drohne könnte zukünftig in Erdbeben- und Flutgebieten oder an anderen Unglücksorten helfen, Überlebende zu orten.

Die Drohne am Kabel in der Lutf

Bildlegende: Drohne an der Leine: Noch können die Drohnen nicht ohne Stromkabel fliegen. Harvard University

Fliegen können unendlich lästig sein. Doch eines muss man ihnen lassen: Sie sind agile, fast grazile Flieger, die sich von Luftströmungen so schnell nicht aus der Ruhe bringen lassen. Und – wie jeder weiß, der schon einmal ergebnislos eine Fliegenklatsche geschwungen hat – reaktionsschnell sind sie auch.

Von der Natur abgekupfert

«Der Flug einer Fliege sieht so leicht aus. Aber wenn man will, dass sich ein Flugroboter genauso verhält, merkt man erst, wie kompliziert das ist», erklärt Kevin Ma, einer der Konstrukteure der kleinsten bisher gebauten Flugdrohne.

Die Drohnen im Vergleich zu einem One-Cent-Stück

Bildlegende: Winzige Drohne mit viel Know-How: Zwei Zentimeter lang sind die Flug-Roboter, mit einer Flügelspannweite von drei Zentimetern. Harvard University

Zwei Jahre lang werkten Kevin Ma und seine Kollegen im Labor der Harvard School of Engineering and Applied Sciences an der möglichst naturnahen Roboter-Fliege. Und das ist, wie die Konstrukteure in der aktuellen Ausgabe der Fachschrift «Science» beschreiben, auch in mehrerer Hinsicht gelungen: Ihr Flugroboter ist zwei Zentimeter lang und hat eine Flügelspannweite von drei Zentimetern. Die Flügel können 120 Mal pro Sekunde schlagen und dabei ist der Winzling mit 0,08 Gramm ein wahres Fliegengewicht.

Eine Fliege an der Leine

Die robotische Fliege kann, wie ihre biologischen Schwestern, in der Luft verharren und auch ein paar elegante Flugmanöver durchführen. Bloss eines kann sie nicht: selbständig fliegen.

Derzeit wird die winzige Drohne noch per Kabel gesteuert und auch so mit Strom versorgt. «Noch endet jeder Flug zwangsläufig mit einem Absturz», erklärt Pakpong Chirarattananon, einer der Konstrukteure. «Wenn wir den Strom abschalten, fällt der Roboter eben zu Boden.» Zumindest bisher haben die Protoypen die Serienabstürze gut überstanden. Sie sind klein und das Material ist widerstandsfähig, sagt Chirattananon, «meistens geht nichts kaputt.»  

Robo-Fliegen an vorderster Front

Es hat seinen guten Grund, warum die Konstrukteure der neuen robotischen Fliege mit dem Flugverhalten ihre liebe Not hatten: Wie genau Insekten fliegen, kann man nicht einfach nachschlagen und echte Insekten sind nicht kontrollierbar. Es gibt vieles, was die Wissenschaftler noch nicht verstehen. Das Besondere an der Harvard-Fliege ist daher die Möglichkeit, den Insektenflug in seine Komponenten zerlegen zu können. So könnte man beispielsweise neue Erkenntnissen über die Aerodynamik erlangen.

Das ist nur eine von vielen künftigen Anwendungsmöglichkeiten, wenn die robotische Fliege einmal ohne Stromkabel fliegen kann. «Denkbar ist Umweltbeobachtung», meint Kevin Ma. «Eine mit einem dementsprechenden Sensor ausgestatte Fliege könnte bestimmte Chemikalien registrieren». Bei Naturkatastrophen wie etwa Erdbeben könnten mit Mini-Kameras bestückte Robo-Fliegen in kaputte Häuser hineinfliegen und Überlebende orten. Und wenn man die robotischen Insekten als Schwarm ausschickt, könnten sie gar Nutzpflanzen bestäuben.

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Die Roboter-Fliege im Porträt (Harvard University)

1:50 min, vom 3.5.2013