Kabellose Stromversorgung für Flügel-Drohne

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Äußeres hochfrequentes elektromagnetisches
Feld in Strom für Antriebsmotor umgewandelt

Kabellose Stromversorgung für Flügel-Drohne
Wandler an Bord: Toyota-Drohne benötigt keine Batterie (Foto: Ozaki et al.)
Archiv | 24.12.2021 | Forscher des zentralen Forschungs- und Entwicklungslabors des japanischen Autoherstellers Toyota haben eine Drohne entwickelt, die wie ein Insekt mit den Flügeln schlägt, um sich in der Luft zu halten und fortzubewegen. Geräte dieser Größe kommen normalerweise nicht allzu weit, weil sie keine schweren Batterien tragen können und die Stromversorgung somit schnell zusammenbricht.

Antenne fängt Energie ein

Entwicklungsleiter Takashi Ozaki hat Batterien komplett ausgespart, sondern nur einen Wandler verbaut, der ein äußeres hochfrequentes elektromagnetisches Feld in Strom für den Antriebsmotor und die Elektronik an Bord umwandelt. Kernbauteile der Drohne sind ein piezoelektrischer Aktuator, der die beiden Flügel - auf dem Foto sieht es aus, als hätte die Drohne mehr als zwei Flügel - flattern lässt und eine Fünf-Gigahertz-Dipolantenne, die hochfrequente Energie einfängt.

 

"Einer der Hauptvorteile unseres Roboters ist der Antrieb", so Ozaki. Dieser bestehe aus einem einkristallinen piezoelektrischen Material, das wenig Energie verbraucht. "Dieses Design ermöglicht eine Power-to-Weight-Effizienz, die mit der von lebenden Insekten vergleichbar ist." Mit anderen Worten: Das künstliche Insekt verbraucht bei gleichem Flugverhalten ebenso viel Energie wie ein natürliches. Die Drohne wiegt gerade einmal 1,8 Gramm. Damit sei sie 30 Mal leichter als bisher entwickelte Drohnen, die ohne Batterie auskommen. Wie weit sie sich vom Hochfrequenz-Sender entfernen kann, ohne dass die Stromerzeugung leidet, teilen die Entwickler nicht mit.

 

Steuerung per Funk als Ziel

Ozaki ist eigenen Angaben nach aber noch längst nicht am selbstgesteckten Ziel der Drohnen-Entwicklung. Das Fluggerät bekommt seinen Strom zwar drahtlos, doch die Steuerbefehle werden noch über ein hauchdünnes Kabel übertragen. Das soll durch einen Funkempfänger ersetzt werden, heißt es. (pte)


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