Wissenschaftler entwickelt Roboterfledermäuse, die echtes Verhalten nachahmen

Such- und Rettungsaktionen finden oft in Umgebungen statt, die für Menschen gefährlich oder unzugänglich sind, darunter extreme Wetterbedingungen, unwegsames Gelände und Gebiete, die mit Rauch oder Staub gefüllt sind.

Ein Forscher vom Worcester Polytechnic Institute (WPI) entwickelt Roboter, die Fledermäusen nachempfunden sind, um diese Missionen anstelle von Menschen durchzuführen.

Nitin J. Sanket, Professor am WPI, und sein Team haben kompakte Flugroboter entwickelt, die in eine Handfläche passen. Wie Fledermäuse verwenden diese Roboter Ultraschall und KI-gesteuerte Software, um Störgeräusche aus den Ultraschallsignalen herauszufiltern, sodass sie Hindernisse in einem Umkreis von zwei Metern erkennen können.

„Such- und Rettungsaktionen werden in der Regel zu Fuß durchgeführt“, erklärte Sanket gegenüber TechCrunch. „Viele Rettungskräfte begeben sich mit Taschenlampen in extrem raue Umgebungen und riskieren ihr Leben, um andere zu retten. Drohnen bieten eine Lösung – sie decken große Gebiete schnell, agil und schnell ab.“

Nitin Sanket. Bildnachweis: Nitin Sanket / WPI

Sanket interessiert sich seit langem für Flugroboter und Drohnen und dafür, wie diese Technologie für reale Anwendungen angepasst werden kann. Während seiner Promotion forderte ihn sein Doktorvater auf, einen möglichst kleinen Roboter zu entwickeln, was sein Interesse daran weckte, kompakte Maschinen nach biologischem Vorbild zu konstruieren.

„Wir mussten das Design der Drohnen von Grund auf überdenken und uns von der Biologie inspirieren lassen“, sagte Sanket. „Die Natur übertrifft die aktuelle Technologie – Insekten und Vögel erzielen mit begrenzter Rechenleistung und einfachen Sensorsystemen unglaubliche Flugleistungen. Ihre Augen und Gehirne sind bescheiden, dennoch vollbringen sie erstaunliche Navigationsleistungen. Diese Erkenntnis wurde zur Grundlage meiner Doktorarbeit.“

Sanket entwickelte einen Prototyp eines Roboter-Bienenstocks, der aus kleinen Drohnen bestand, die zur Bestäubung von Blumen konzipiert waren. Obwohl vielversprechend, erkannte er, dass diese Anwendung sehr ambitioniert war, und verlagerte seinen Fokus auf Bereiche, in denen biologisch inspirierte Roboter eine unmittelbarere Wirkung erzielen konnten – was zu seiner aktuellen Arbeit führte.

Bei Such- und Rettungsrobotern bestand die größte Herausforderung darin, die erforderlichen Sensoren und Flugtechnologien zu integrieren, ohne dass die Roboter zu groß, zu teuer oder zu energieintensiv wurden.

Sanket erwähnte, dass sie aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs Ultraschallsensoren verwendeten, die denen in automatischen Wasserhähnen ähneln. Die Propeller des Roboters waren zwar effektiv, verursachten jedoch übermäßigen Lärm, der die Fähigkeit der Sensoren zur Erkennung von Hindernissen beeinträchtigte.

Um dieses Problem zu lösen, wandten sie sich erneut der Biologie der Fledermäuse zu.

„Fledermäuse verfügen über spezialisiertes Gewebe in Nase, Ohren und Mund, dessen Dicke und Dichte sich verändern lässt, sodass sie die Art und Weise, wie sie Töne aussenden und wahrnehmen, anpassen können“, erklärte Sanket. „Wir fanden das faszinierend und entwarfen eine 3D-gedruckte Struktur für den Roboter, die diese Funktion nachahmt und das Klangprofil genau wie bei Fledermäusen verändert.“

Nachdem die Roboter nun einsatzbereit sind, konzentriert sich das Team auf die nächste Herausforderung: die Erhöhung ihrer Geschwindigkeit.

„Als Menschen versuchen wir oft, das nachzuahmen, was das menschliche Gehirn leisten kann“, bemerkte Sanket. „Dabei übersehen wir manchmal die außergewöhnlichen Fähigkeiten kleinerer Tiere – insbesondere Insekten und Vögel –, die trotz ihrer Größe hervorragende Navigationsfähigkeiten besitzen. Als Wissenschaftler, nicht nur als Ingenieure, sollten wir uns mehr von ihnen inspirieren lassen.“