"Bat Bot" Kann Beeindruckende Luftakrobatik Abheben

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Egal, ob sie sich zum abendessen einfangen oder behutsam in den schlaf hängen - fledermäuse sind bekannt für ihre akrobatischen fähigkeiten. Nun haben wissenschaftler einen roboter geschaffen, der von diesen fliegenden kreaturen inspiriert wurde.

Egal, ob sie sich zum Abendessen einfangen oder behutsam in den Schlaf hängen - Fledermäuse sind bekannt für ihre akrobatischen Fähigkeiten. Nun haben Wissenschaftler einen Roboter geschaffen, der von diesen fliegenden Kreaturen inspiriert wurde. Er wird "Bat Bot" genannt und kann wie sein reales Gegenstück im Tierreich fliegen, wenden und springen.

Zumindest seit der Zeit von Leonardo da Vinci haben Wissenschaftler versucht, die akrobatische Art und Weise nachzuahmen, wie Fledermäuse den Himmel manövrieren. Eines Tages könnten Roboterfledermäuse helfen, Pakete zu liefern oder Bereiche zu untersuchen, die von Katastrophengebieten bis zu Baustellen reichen, sagten die Forscher.

"Fledermausflug ist der Heilige Gral der Flugrobotik", sagte der Studienkoautor Soon-Jo Chung, ein Ingenieur für Robotik am California Institute of Technology und Forscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA, beide in Pasadena. [Die 6 seltsamsten Roboter, die je geschaffen wurden]

Von Tieren lernen

Fledermäuse könnten die am weitesten entwickelten Flügel im Tierreich besitzen, mit mehr als 40 Gelenken in ihren Flügeln, die eine beispiellose Beweglichkeit während des Fluges ermöglichen, wahrscheinlich so, dass sie gleichermaßen flinke Insektenbeute verfolgen können, sagten die Forscher.

"Wann immer ich sehe, wie Fledermäuse scharfe Kurven machen oder mit eleganten Flügelbewegungen auf dem Kopf stehen, werde ich fasziniert", sagte Chung zu WordsSideKick.com.

In früheren Arbeiten wurde eine Vielzahl von Flugrobotern entwickelt, die biologisch von Insekten und Vögeln inspiriert sind. Die Versuche, Roboter zu bauen, die Fledermäuse imitieren, waren jedoch aufgrund der Komplexität der Flügel der Fledermäuse, wie beispielsweise ihrer Vielzahl an Gelenken, mit begrenztem Erfolg verbunden, so die Forscher.

Nun haben Chung und seine Kollegen den "Bat Bot" (B2) entwickelt, einen Roboter, der fliegen, drehen und wie eine Fledermaus fliegen kann. Das Ziel sei, "einen sicheren, energieeffizienten Roboter mit weichen Flügeln zu bauen", sagte Chung gegenüber WordsSideKick.com.

Die Forscher sagten, vorherige Fledermausroboter folgten der Skelettanatomie dieser fliegenden Kreaturen zu eng, was zu Bots führte, die für das Fliegen zu sperrig waren. Stattdessen haben die Wissenschaftler herausgefunden, welche Komponenten für den Flügelschlag eines Schlägers - Schulter-, Ellbogen- und Handgelenkgelenke und das Hin- und Herpendeln der Oberschenkel - der Schlüssel waren, und verwendeten nur die in ihrem Roboter.

Während herkömmliche Schlagflügelroboter starre Flügel verwendeten, hat der Bat Bot dünne, elastische Flügel. "Wenn eine Fledermaus mit den Flügeln schlägt, ist dies wie eine Gummiplatte - sie füllt sich mit Luft und verformt sich", sagte Seth Hutchinson, Studienautor der Robotik, an der University of Illinois in Urbana-Champaign. Während des Abwärtshubs "füllt sich der flexible Flügel mit Luft, und am unteren Ende des Abwärtshubs biegt er sich zurück und stößt die Luft aus, was zusätzlichen Auftrieb erzeugt", erklärte er. "Das gibt uns zusätzliche Flugzeit."

Treffen Sie den Bat Bot

Die Flügel des Bat Bot bestehen aus Knochen aus Kohlefaser und Kugelgelenken aus 3D-bedrucktem Kunststoff, die alle mit einer weichen, widerstandsfähigen, ultradünnen, nur 56 Mikrometer dünnen Haut auf Silikonbasis bedeckt sind. (Zum Vergleich: Das durchschnittliche menschliche Haar ist etwa 100 Mikrometer dick.)

Der Roboter schlug mit den Mikromotoren im Rückgrat bis zu zehn Mal pro Sekunde mit den Flügeln. Der Bat Bot wog nur 93 Gramm (93 Gramm) und hatte eine Flügelspannweite von 47 Zentimeter (18,5 Zoll) - Messungen, die denen von ägyptischen Fruchtschlägern ähnlich sind, sagte Chung.

In Versuchen konnte der Bat Bot mit Geschwindigkeiten von durchschnittlich 18,37 Fuß pro Sekunde (5,6 Meter pro Sekunde) fliegen. Das Gerät kann auch scharfe Kurven und gerade Tauchgänge ausführen und beim Absenken Geschwindigkeiten von 14 m / s erreichen.

Die Forscher sagten, die Weichheit und das geringe Gewicht ihres Roboters machten es für den Einsatz in der Umgebung des Menschen sicherer als beispielsweise die kommerziell beliebten Quadrotor-Drohnen. Zum Beispiel würde der Bat Bot wenig oder gar keinen Schaden anrichten, wenn er auf Menschen oder andere Hindernisse in seiner Umgebung stoßen würde. Im Gegensatz dazu drehen Quadrotoren ihre Rotorblätter mit hohen Drehzahlen von bis zu 18.000 Umdrehungen pro Minute, was zu gefährlichen Interaktionen führen kann, sagte Chung.

"Die Hochgeschwindigkeitsrotorblätter von Quadrotoren und anderen Fahrzeugen sind für den Menschen von Natur aus unsicher", sagte Chung. "Unser Bat Bot ist wesentlich sicherer."

Die sicherere, agilere Natur des Bat Bot könnte eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen. Zum Beispiel könnten Bat Bots als "Flugroboter" zu Hause oder in Krankenhäusern eingesetzt werden, um älteren oder behinderten Menschen zu helfen, indem sie schnell kleine Objekte abrufen, Audio und Video von verschiedenen entfernten Orten aus weiterleiten, ohne dass mehrere Kameras fest montiert werden müssen und Spaß daran werden. haustierartige Gefährten ", sagte Hutchinson gegenüber WordsSideKick.com.

Multitasking-Roboter

Eine weitere mögliche Anwendung für Bat Bots wäre "die Überwachung von Baustellen", sagte Hutchinson. "Die Notwendigkeit der Automatisierung im Bauwesen durch Fortschritte in der Informatik und Robotik wurde von der National Academy of Engineering als eine der großen Herausforderungen des Ingenieurwesens im 21. Jahrhundert hervorgehoben", sagte er.

Die dynamische und komplexe Natur von Baustellen hat den Einsatz vollständig oder teilweise automatisierter Lösungen für deren Überwachung verhindert."Es ist ein wichtiges Problem, den Überblick darüber zu behalten, ob ein Gebäude auf die richtige Art und Weise und zur richtigen Zeit zusammengestellt wird. Es ist kein triviales Problem - in der Bauindustrie wird viel Geld dafür ausgegeben", sagte Hutchinson. Stattdessen könnten Bat Bots "herumfliegen, aufpassen und das Gebäudeinformationsmodell mit dem tatsächlichen Gebäude, das gerade gebaut wird, vergleichen", fügte er hinzu.

Bat Bots könnten auch helfen, Katastrophengebiete und andere Bereiche zu untersuchen. "Ein mit einem Strahlungsdetektor, einem 3D-Kamerasystem und Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestatteter Flugroboter könnte beispielsweise so etwas wie die Fukushima-Kernreaktoren [in Japan] untersuchen, in denen der Strahlungspegel zu hoch für den Menschen ist, oder in enge Kriechgänge fliegen Räume wie Minen oder eingestürzte Gebäude ", sagte Hutchinson. "Solche äußerst manövrierfähigen Flugroboter mit einer längeren Flugdauer und Reichweite als Quadrotore werden revolutionäre Fortschritte bei der Überwachung und Wiederherstellung kritischer Infrastrukturen wie Kernreaktoren, Stromnetze, Brücken und Grenzen machen."

Darüber hinaus könnte der Bat Bot einige Geheimnisse des Fledermausflugs aufzeigen. Derzeit analysieren die Forscher, wie Fledermäuse mit Video fliegen, aber mit dem Bat Bot könnten Forscher bessere aerodynamische Kräfte entwickeln, die Fledermäuse "jenseits dessen wahrnehmen, was nur mit den Augen beobachtet werden kann", sagte Hutchinson.

Die Forscher stellten fest, dass der Bat Bot noch keine schweren Gegenstände tragen kann, aber zukünftige Versionen der Roboter-Fledermaus könnten zu "Drohnen-fähigen Paketzustellungen" führen, sagte Chung.

Zukünftige Forschung könnte andere Aspekte des Fledermausflugs erreichen, wie etwa das Schweben oder Hängen mit der rechten Seite nach oben oder sogar auf dem Kopf, sagten die Forscher. Das Hocken ist energieeffizienter als das Schweben, "da das stationäre Schweben für Quadrotore selbst bei mildem Wind schwierig ist, was bei Baustellen üblich ist", sagte Chung.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse heute (1. Februar) online in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlicht.

Originalartikel zu WordsSideKick.com.


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