Weiche Muskeln: "RoboBee" trotzt Crashs

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Erstmals konnte Harvard-Minidrohne
mit weichen Aktuatoren erfolgreich abheben

Weiche Muskeln: "RoboBee" trotzt Crashs
Achtflügler: schwebt mit weichem Antrieb (Foto: Harvard Microrobotics Lab)
09.11.2019 | Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) haben eine "RoboBee" entwickelt, die für den Antrieb auf weiche künstliche Muskel setzt. Sie ist laut Hochschule die erste Minidrohne der Welt, die tatsächlich mit solch weichen Aktuatoren sinnvoll fliegt. Diese haben einen großen Vorteil: Das kompakte Fluggerät wird einfach durch die neue Bauweise äußerst Crash-beständig.

Weicher Antrieb

Wenn Roboter mit harten Bauteilen für den Antrieb irgendwo hart aufschlagen, geht oft etwas an diesen Bauteilen kaputt. "Auf dem Gebiet der Mikrorobotik gibt es große Anstrengungen, mobile Roboter mit weichem Antrieb herzustellen, da diese so belastbar sind", meint SEAS-Postdoc Yufeng Chen. Allerdings seien viele Fachleute skeptisch gewesen, ob weiche Aktuatoren auch stark genug für Flugdrohnen sind. Eben das haben die Harvard-Forscher jetzt nachgewiesen. "Unser Antrieb hat ausreichend Leistungsdichte und Kontrollierbarkeit, um den Schwebeflug zu ermöglichen", sagt Chen.

 

Möglich machen das Aktuatoren aus dielektrischen Elastomeren, die sich bei angelegtem elektrischem Feld verformen. Durch Verbesserungen bei der Elektrodenleitfähigkeit ist es den Wissenschaftlern gelungen, dass diese mit 500 Hertz arbeiten, was den bislang bei ähnlichen Robotern genutzten harten Bauteilen entspricht. Zudem hat das Team ein Flugwerk konstruiert, das verhindert, dass der neue Antrieb sich verbiegt und instabil wird. Ein Zweiflügler mit dem neuen Antrieb konnte zwar außer abheben nichts, ein Achtflügler mit vier Antriebselementen dagegen war zu kontrolliertem Schwebeflug in der Lage.

 

Einfach sicherer

"Ein Vorteil kleiner, massearmer Roboter ist ihre Beständigkeit gegenüber Stößen", sagt Projektmitarbeiterin Elizabeth Farrell Helbling. Der weiche Antrieb biete noch einen zusätzlichen Vorteil, da er Stöße zusätzlich abfedert. Die neue RoboBee halte es daher problemlos aus, wenn sie gegen eine Wand fliegt, auf den Boden fällt oder mit einer anderen Minidrohne kollidiert. Frühere Modelle der Harvard-Minidrohne mit hartem Antrieb hätten da oft Probleme bekommen.

 

Diese hohe Widerstandsfähigkeit ist ein entscheidender Vorteil. "Das wäre nützlich bei möglichen Anwendungen wie dem Flug durch Schutt bei Such- und Rettungsmissionen", erklärt Helbling. Allerdings hat das im Moment noch einen zu hohen Preis: Die Effizienz der RoboBee mit weichem Antrieb hinkt gegenüber klassischeren Minidrohnen entscheidend hinterher. Eben das wollen die Forscher nun ändern, da wirklich leistungsstarke künstliche Muskel völlig neue Möglichkeiten für die Robotik eröffnen könnten. (pte)

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