Zu Inhalt springen
Kostenfreier Versand ab €100 Einkaufswert.
Kostenfreier Versand ab €100 Einkaufswert.
Von Fischen inspirierte Drohnen trampen, fliegen und schwimmen mit einzigartigem klebrigem Design

Von Fischen inspirierte Drohnen trampen, fliegen und schwimmen mit einzigartigem klebrigem Design

"Quelle: imperial.ac.uk"



Das neue Drohnendesign reduziert den Stromverbrauch beim Trampen und arbeitet zwischen Luft und Wasser.

Das Forschungsteam, dem Experten für Luftrobotik vom Imperial College London angehören, hat eine neue Drohne entwickelt, die batteriesparende Fähigkeiten zur Befestigung an einer Vielzahl von nassen und trockenen Oberflächen mit unterschiedlichen Texturen und Formen aufweist. Die Drohne kann sich auch selbst anpassen, um zwischen Luft und Wasser zu wechseln, sodass die Drohne aus der Luft tauchen und dann im Wasser schwimmen kann.

Die Fähigkeit der Drohne, beim Trampen „auszuruhen“, reduziert den Stromverbrauch und bietet Spielraum für längere Luft- und Unterwasserbeobachtungen. Die neue Drohnentechnologie wird von Professor Li Wen geleitet und ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Beihang University und dem Imperial College London und der Empa-Partnerschaft.

Von Fischen inspirierter Ruhemodus Ausgedehnte Drohnenoperationen, die Dauerflüge und Unterwasserantriebe umfassen können, verbrauchen enorme Mengen an Energie. Ungebundene Roboter können solche Missionen oft nicht abschließen, da sie keine externe Notstromquelle haben, falls ihre Batterien ausfallen sollten.

Um dieser Leistungseinschränkung zu begegnen, bauten die Forscher einen „Ruhemodus“ für die Drohne, der durch eine bioinspirierte Klebescheibe ermöglicht wird, die es dem Roboter ermöglicht, sich an einer Vielzahl von nassen und trockenen Oberflächen mit unterschiedlichen Texturen und Bewegungen zu befestigen. Die Befestigung bietet die Möglichkeit, den Stromverbrauch zu reduzieren, während Sie vor Ort bleiben. Der „Ruhemodus“ kann auch deaktiviert werden, wodurch der Roboter für die Bewegung auf normale Batterieleistung zurückkehrt.

An der Forschungsarbeit, die heute in Science Robotics veröffentlicht wird, waren Professor Mirko Kovac, Direktor des Aerial Robotics Laboratory und Dr. Pham Nguyen, Postdoctoral Fellow des Center for Infrastructure Robotics Ecosystems – beide in der Abteilung für Luftfahrt – beteiligt.

Die Inspiration für diese Hitchhiking-Technologie stammt von Remorafischen – einer Art, die für ihre Haftscheibe bekannt ist, mit der sie auf Meerestieren wie Walen und Haien reiten können.

Remora, besser bekannt als Suckerfish, haben auch festgestellt, dass sie außerhalb des Wassers fest haften bleiben, z. B. an Delfinen, wenn sie sich in der Luft drehen.



Nach der Untersuchung der natürlichen Remora-Scheibe entwarf und druckte das Team einen Prototyp mit ähnlichen morphologischen Merkmalen wie bei Fischen. Das hergestellte Design wurde auf einer Vielzahl von Oberflächen auf Befestigung und Ablösung getestet. Das System verfügt über eines der ersten Robotersysteme, das in der Lage ist, sowohl unter Wasser als auch an Land erfolgreich auf schwierigem Gelände zu befestigen.

Professor Kovac sagte: „Dieses Papier zeigt, wie wir uns vom Adhäsionsmechanismus von Remorafischen inspirieren lassen und ihn mit Luftrobotiksystemen kombinieren können, um neue Methoden des Drohnenflugs zu erreichen.“

Durch Versuche im Freien bestätigte das Team die Fähigkeit des Roboters, per Anhalter zu fahren, Videos während Luft-Wasser-Übergängen aufzunehmen und sowohl in Süß- als auch in Salzwasserumgebungen zu arbeiten. Durch diese verschiedenen Tests wurde festgestellt, dass die Trampvorrichtung leistungsstark, reversibel und robust ist.

In einer Proof-of-Concept-Studie wurde die Drohne an einem schwimmenden Fahrzeug befestigt und zu einem Ort transportiert, um mit der eingebauten Kamera Fotos von Meereslebewesen zu machen. Der Stromverbrauch mit der Trampfunktion war 19-mal geringer als bei der gleichen Operation mit Eigenantrieb. Dies könnte große Auswirkungen auf die Zukunft des anpassungsfähigen Drohnenflugs haben.

Einzigartiges Propellerdesign

Die Fähigkeit, die Luft-Wasser-Grenze zu überschreiten, ist vorteilhaft für Langzeitbeobachtungen aus der Luft und unter Wasser, Missionen, die sowohl Luft- als auch Wassermedien erfordern, und Vermessungen von Meereslebewesen. Die neue Drohne bietet die Vielseitigkeit, die für einen stabilen, schnellen und fortlaufenden Übergang über Medien erforderlich ist.

Das einzigartige Propellerdesign ermöglicht es der Drohne, in 0,35 Sekunden von einem Unterwasserfahrzeug zu einem Luftfahrzeug zu wechseln - schneller als jeder andere Luft-Wasser-Roboter. Dazu entfaltet sich der passiv morphende Propeller in der Luft und faltet sich unter Wasser zusammen.

Der schnelle Übergang qualifiziert Anforderungen, die häufig in Aktivitäten wie Katastrophen-Ersthilfe, Küstenpatrouillen, Eisbergerkennung und mariner biologischer Forschung benötigt werden.

Dr. Nguyen hob die neuartige Klebescheibe hervor und sagte: „Das morphologisch adaptive Klebeverfahren kann sich an die Krümmung von Oberflächen sowie an Oberflächentexturen anpassen, unabhängig davon, ob diese nass, trocken, rau oder beschädigt sind. Dies ist mit herkömmlichen Saugnapf-Klebemethoden nicht möglich.

„Durch die Möglichkeit, an Land und im Wasser zu operieren und per Anhalter zu fahren, treibt das Projekt die Technologie von Flugrobotern voran, die in mehreren Umgebungen Multifunktionen ausführen können.“

Als nächstes werden die Forscher versuchen, vollständig autonome Versionen ähnlicher Roboter zu entwickeln, die in Außenumgebungen eingesetzt werden können, um Umweltsensorik- und Industrieinspektionsaufgaben durchzuführen.

Ein wichtiger Schwerpunktbereich werden metamorphe Drohnen sein, die ihre Form verändern können, um auf energieeffiziente Weise zwischen Luft und Wasser zu wechseln. Diese zukünftige Arbeit wird teilweise durch den ERC Consolidator Grant von Professor Kovac unterstützt.

„Luft-Wasser-Roboter, die in der Lage sind, die Luft-Wasser-Grenze zu überschreiten und auf Oberflächen per Anhalter zu fahren“ von Lei Li et al. erscheint in Science Robotics.

 

Vorheriger Artikel Tahitianischer Drohnenpilot begeistert die Zuschauer mit verrückten Teahupo’o-Surfvideos
Nächster Artikel Draganfly Racing zum Testen neuer Drohnentechnologien
PE Logo