Drohne landet auf Ästen wie ein Greifvogel
Stanford-Forscher haben Hochgeschwindigkeitskameras genutzt, um Geheimnis zu enthüllen
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Vogelinspirierte Drohne nach einer glücklichen Landung (Foto: William Roderick) |
Stanford/Groningen (pte001/03.12.2021/06:00)
Der Quadrocopter, den die Ingenieure Mark Cutkosky und David Lentink von der Stanford University https://www.stanford.edu/ in Kalifornien gebaut haben, hat eine einzigartige Landetechnik. Er krallt sich wie ein Vogel an Äste und hält sich so fest. Mit seinen Klauen kann er auch Objekte ergreifen oder einfangen und sie zu einem Ziel transportieren.
„Es ist nicht einfach nachzuahmen, wie Vögel landen", sagt William Roderick, der mittlerweile an der Reichsuniversität Groningen https://www.rug.nl/ in den Niederlanden arbeitet. „Nach Millionen von Jahren der Evolution sehen Start und Landung so einfach aus, trotz der Komplexität und Variabilität der Äste."
[b]Jahrelanges Studium ging voraus[/b]
Cutkowsky und Lentink haben jahrelang von Vögeln inspirierte Flugroboter studiert und eigene Versuche angestellt, um herauszufinden, warum Vögel auf nahezu jeder Unterlage und Ästen jeder Dicke und Beschaffenheit mühelos landen. So zeichneten sie mit fünf Hochgeschwindigkeitskameras Starts, Flüge und Landungen von Sperlingspapageien auf, die zwischen Sitzstangen mit unterschiedlichen Durchmessern pendelten, die zudem noch verschiedene Oberflächen hatten. Die Ingenieure präparierten sie mit Drucksensoren, um herauszufinden, mit welchen Kräften sich die Vögel festhielten und wie deren Verteilung aussah.
[b]Füße passen sich dem Landeplatz an[/b]
„Wir waren überrascht, dass der Anflug immer gleich war, egal auf welchen Oberflächen sie landeten", sagt Roderick. „Sie lassen die Füße mit der Variabilität und Komplexität der Oberflächentextur selbst umgehen." Auch der künstliche Vogel der beiden Ingenieure absolviert bei der Landung stets das gleiche Manöver. Seine Beine und Krallen stammen aus dem 3D-Drucker. Motoren ersetzen die Muskeln, Angelschnüre die Sehnen.
[b]Zwei Motoren für jedes Bein[/b]
Jedes Bein ist mit zwei Motoren ausgestattet. Einer bewegt das Beim, der zweite die Kralle. Integriert ist ein Stoßdämpfer, der die Aufprallenergie abfedert. Innerhalb von 20 Millisekunden schließen sich die Krallen, wenn die Drohne auf einem Ast gelandet ist. Diese Position wird arretiert. Gleichzeitig wird ein Algorithmus aktiviert, der dafür sorgt, sodass die Drohne nicht aus dem Gleichgewicht gerät.
[b]Fangsichere Krallen[/b]
Bei Tests im ländlichen Oregon bewies die vogelinspirierte Drohne, dass sie auf allen möglichen Untergründen sicher landen kann. Außerdem zeigte sie gute Fangqualitäten. Von Hand geworfene Gegenstände, darunter ein Tennisball, waren für die Drohne eine leichte Beute.
(Ende)
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