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pte20230915017 Produkte/Innovationen, Forschung/Entwicklung

Origami-Roboter taumelt und stabilisiert sich

Von Drohne aus 40 Metern abgeworfen - Bei Massenauftritten lassen sich große Flächen bedienen


Entfalteter Mikroflieger: Komplexe Struktur ist hocheffizient (Foto: Mark Stone, washington.edu)
Entfalteter Mikroflieger: Komplexe Struktur ist hocheffizient (Foto: Mark Stone, washington.edu)

Seattle (pte017/15.09.2023/11:30)

Nur 400 Milligramm wiegen Miniroboter, die Vikram Iyer von der University of Washington und sein Team entwickelt haben. Sie sind mit einer winztigen Solarzelle zur Stromerzeugung, einer Steuereinheit und Sensoren ausgestattet, die Infos aus der Umwelt aufnehmen. Im Einsatz werden sie von einer Drohne zu der Stelle geflogen, an der Daten gesammelt werden sollen, und aus einer Höhe von 40 Metern abgeworfen.

Roboter faltet sich im Flug

Die Roboter werden im entfalteten Zustand ausgesetzt. Dieser richtet sich nach der alten japanischen Papierfaltkunst Origami. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass sich der Roboter während des Falls kontrolliert zusammenfaltet. "Unsere Roboter können den Flug verschiedener Blatttypen nachahmen. Im aufgeklappten flachen Zustand taumelt unsere Origami-Struktur chaotisch im Wind, ähnlich wie ein Ulmenblatt. Aber das Umschalten in den gefalteten Zustand verändert den Luftstrom um ihn herum und ermöglicht einen stabilen Abstieg, ähnlich wie ein Ahornblatt fällt. Diese äußerst energieeffiziente Methode ermöglicht es uns, den Abstieg des Mikrofliegers batterielos zu steuern, was vorher nicht möglich war", sagt Iyer.

Die aktuellen Roboter können nur vom geöffneten in den gefalteten Zustand übergehen. Zwischenstadien oder die Rückkehr zur Öffnung sind noch nicht möglich. Wenn die Faltungen zeitversetzt stattfinden, verteilen sich die winzigen Roboter, abhängig vom Wind, über mehr oder weniger große Flächen. Künftige Geräte werden in der Lage sein, in beide Richtungen zu wechseln, so die Forscher. Diese zusätzliche Funktionalität ermöglicht präzisere Landungen bei turbulenten Windbedingungen.

Faltung in 25 Millisekunden

Bei der aktuellen Konstruktion haben die Wissenschafter vier Dinge zu beachten gehabt: Die Faltung musste so stabil sein, dass sie sich nicht versehentlich vorzeitig öffnet; der Übergang in den gefalteten Zustand musste sehr schnell gehen; und die Forscher mussten es schaffen, die Zeit auf 25 Millisekunden zu drücken. Schließlich musste der Aktuator, der das Kommando zur Faltung gibt und sie anstößt, mit Strom versorgt werden. Den liefert die Sonne.

(Ende)
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