Ingenieure der Princeton University und der University of Illinois Urbana-Champaign haben entwickelt neue Flugroboter im Insektenmaßstab, die einen von Heuschrecken inspirierten Gleitansatz nutzen und möglicherweise anhaltende Leistungsbeschränkungen bei winzigen Robotern beheben. Am 7. Januar im Journal of the Royal Society Interface veröffentlichte Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass von Heuschrecken inspirierte Flügel es Miniaturrobotern ermöglichen könnten, zwischen energieintensivem Schlagen und kraftsparendem Gleiten zu wechseln. Dies steht im Gegensatz zu den meisten existierenden Flugrobotern im Insektenmaßstab, die Bienen oder Fliegen imitieren und auf ständiges Flügelschlagen angewiesen sind, was aufgrund des hohen Energiebedarfs in kleinen Maßstäben zu einer schnellen Erschöpfung der Batterie führt. Die Zusammenarbeit begann mit Feldstudien an amerikanischen Heuschrecken, um ihre Flugmechanik zu analysieren. Die Forscher konzentrierten sich auf die Hinterflügel Schistocerca americanawobei ein Faltmechanismus im Ziehharmonika-Stil zum Zurückziehen während der Bodenmobilität und zum Einsatz für den Flug erwähnt wird. Aimy Wissa, außerordentliche Professorin für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik in Princeton und Hauptforscherin der Studie, erklärte: „Gleiten ist eine günstige Flugart. Wenn wir Schub erzeugen wollen, schlagen wir. Wenn wir Energie sparen wollen, entfalten wir die Flügel vollständig und gleiten.“ Das Team nutzte CT-Scans, um die Geometrie der Heuschreckenflügel zu erfassen, und wandelte diese Scans dann in 3D-druckbare Designs um. Sie druckten Modellflügel mit einer Breite zwischen 2 und 4 Zoll und testeten ihre aerodynamische Leistung in einem Wasserkanal, bevor sie Flugexperimente im Princeton Robotics Laboratory durchführten. Während natürliche Flügelwellen – scharfe Rippen – den Auftrieb förderten, zeigten glatte Flügel überraschenderweise eine verbesserte Gleiteffizienz. Wissa vermutete, dass sich Riffelungen möglicherweise für andere Funktionen entwickelt haben, beispielsweise zum Falten von Flügeln oder zum Bewältigen steiler Flugwinkel. Mithilfe fortschrittlicher Motion-Capture-Kameras beobachteten die Forscher, dass ihre von Heuschrecken inspirierten Segelflugzeuge eine vergleichbare Leistung wie echte Heuschrecken erbrachten. Paul Lee, ein Doktorand aus Princeton und Hauptautor der Studie, sagte, das Flügeldesign im Akkordeonstil biete Vorteile gegenüber anderen Insekten und bemerkte: „Libellenflügel ragen immer gerade heraus, und Schmetterlingsflügel können nur nach oben gefaltet werden, was eine Einschränkung darstellt.“ Das Team entwickelt ein System zum automatischen Ausfahren und Einfahren der Flügel, um schwere Motoren zu vermeiden. Zukünftige Forschungen werden sich auf die Einbeziehung von Riffelungen für die Flügelfaltung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Gleiteffizienz und die Integration des Designs mit Sprungfähigkeiten konzentrieren. Lee erklärte: „Diese Heuschreckenforschung eröffnet neue Möglichkeiten nicht nur für den Flug, sondern auch für die multimodale Fortbewegung.“
