Ein Roboter, der schwimmen und fliegen kann
Forschende der EPFL und des MIT haben einen Roboter entwickelt, der schwimmen, tauchen und anschliessend aus eigener Kraft fliegen kann. Das von Tauchvögeln inspirierte System könnte künftig neue Möglichkeiten für die Erforschung schwer zugänglicher Gewässer eröffnen.
Der als «Flapping-Wing Aerial-Aquatic Vehicle» (FAAV) bezeichnete Roboter wiegt weniger als 300 Gramm und verfügt über zwei flexible Schlagflügel sowie ein steuerbares Heck. Er wurde von Ingenieurinnen und Ingenieuren der EPF Lausanne und des MIT entwickelt und orientiert sich an der Fortbewegung von Vögeln, die sowohl fliegen als auch schwimmen können. In Versuchen gelang es dem System, unter Wasser zu schwimmen, die Wasseroberfläche zu durchbrechen und anschliessend ohne zusätzliche Startvorrichtung abzuheben.
Flexible Flügel für zwei Elemente
Die rund 80 Zentimeter grossen Flügel bestehen aus dünnen Membranen und sind mit hydrophoben Nanopartikeln beschichtet. Im Rumpf befinden sich Batterie und Elektromotor, der über eine Kurbelwelle die Flügel antreibt. Das verstellbare Heck unterstützt die Steuerung beim Tauchen und beim Übergang in die Luft. Entscheidend für die Fortbewegung sind das Zusammenspiel von Flügelgrösse, Flexibilität, Schlagfrequenz und Heckwinkel. Bei einer Schlagfrequenz von rund 5 Hertz erreicht der Roboter unter Wasser nahezu einen m/s. In der Luft sind rund 6 m/s möglich. Für den Übergang vom Wasser in die Luft muss das Fahrzeug in einem Winkel von etwa 70 Grad ausgerichtet sein. Getestet wurde der Roboter zunächst in einem Wasserbecken an der EPF Lausanne und anschliessend im Genfersee.
Potenzial für die Gewässerforschung
Die Technologie könnte künftig für Messungen und Probeentnahmen in schwer zugänglichen oder gefährlichen Gewässern eingesetzt werden. Denkbar sind etwa Einsätze bei Eisbergen, Hafenanlagen oder zur Beobachtung von Meerestieren. Der Roboter könnte von einem Schiff oder vom Ufer aus starten, ein Untersuchungsgebiet anfliegen, dort ins Wasser tauchen und anschliessend mit den gesammelten Daten zurückkehren.
Als nächster Entwicklungsschritt sollen die Flügel zusätzlich zur Auf- und Abbewegung rotieren können. Zudem sind Tests bei unruhigerem Wasser und stärkerem Wind vorgesehen. Langfristig soll das System für wissenschaftliche Untersuchungen der Ozeane weiterentwickelt werden.
