Drohne landet auf Ästen wie ein Greifvogel

Stanford-Forscher haben Hochgeschwindigkeitskameras genutzt, um Geheimnis zu enthüllen

Vogelinspirierte Drohne nach einer glücklichen Landung (Foto: William Roderick)

Stanford/Groningen (pte001/03.12.2021/06:00) - Die beiden Ingenieure Mark Cutkosky und David Lentink von der Stanford University http://stanford.edu haben einen Quadrocopter gebaut, der sich zum Landen wie ein Vogel an Äste krallt und so festhält. Mit seinen Klauen kann er auch Objekte ergreifen oder einfangen und sie zu einem Ziel transportieren.

Sperlingspapageien studiert

"Es ist nicht einfach nachzuahmen, wie Vögel landen. Nach Millionen von Jahren der Evolution sehen Start und Landung so einfach aus, trotz der Komplexität und Variabilität der Äste", sagt Mitentwickler William Roderick, der mittlerweile an der Reichsuniversität Groningen http://rug.nl arbeitet. Cutkowsky und Lentink haben jahrelang von Vögeln inspirierte Flugroboter studiert und eigene Versuche unternommen.

Die Forscher haben mit fünf Hochgeschwindigkeitskameras Starts, Flüge und Landungen von Sperlingspapageien aufgezeichnet, 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.

Füße passen sich Landeplatz an

"Wir waren überrascht, dass der Anflug immer gleich war - egal, auf welchen Oberflächen sie landeten. Sie lassen die Füße mit der Variabilität und Komplexität der Oberflächentextur selbst umgehen", so Roderick. 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.

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, dass die Drohne nicht aus dem Gleichgewicht gerät.

Bei Tests im ländlichen Oregon bewies die vogelinspirierte Drohne, dass sie auf allen Untergründen sicher landen kann. Außerdem zeigte sie gute Fangqualitäten. Von Hand geworfene Gegenstände, darunter ein Tennisball, waren für die Drohne eine leichte Beute.