Bei der Jagd stehen Turmfalken und andere Greifvögel manchmal fast regungslos in der Luft und halten Ausschau nach Beute. Dafür stellen sie ihre Flügel geschickt in den Luftstrom oder lassen sich von Aufwinden tragen. Menschengemachten Flugobjekten blieb diese leise und energieeffiziente Art des Stillstehens in luftigen Höhen bislang verwehrt. Mit einem neuartigen Flugroboter, den Forschende des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart entwickelt haben, könnte sich das ändern.

Der etwa schuhkartongroße Roboter verfügt über vier Klappen, die als Flügel dienen und die sich je nach Windbedingung und gewünschtem Luftwiderstand auf unterschiedliche Weise in den Wind stellen. Darüber kann sich das Fluggerät im Aufwind präzise auf- und abwärts bewegen oder auch einfach an einer Stelle in der Luft verharren. Die Forschenden stellen den Flugroboter im Journal npj Robotics vor.

Der »Floaty« genannte Roboter schließt damit eine Lücke im Bereich der Fluggeräte, die bislang stets einen Kompromiss aus Wendigkeit und Energieverbrauch darstellten. So lassen sich etwa Drohnen mit Propellern sehr agil bewegen und sie können auch in der Luft stehen. Dabei verbrauchen sie allerdings viel Energie. Bei Flugzeugen oder Drohnen mit starren Flügeln ist es andersherum: Sie fliegen vergleichsweise energieeffizient, können aber nicht in der Luft stehen.

Der nun entwickelte Flugroboter füllt diese Lücke – zumindest dann, wenn der Wind von unten kommt. Die vier Klappen des Roboters sind am oberen Ende seines würfelförmigen Gestells montiert, in dem sich Elektronik und Batterie befinden. Außer den Motoren für die Bewegung der Klappen braucht der Flugroboter keinen Antrieb. Damit der Roboter während des Schwebens nicht kippt, haben die Forschenden den Schwerpunkt besonders tief gelegt und jede Klappe mit einem speziell angeordneten Knick versehen.

Mit zehn Watt je Kilogramm verbraucht er während des Schwebens ungefähr die gleiche spezifische Energie wie ein Fluggerät mit starren Flügeln. Gegenüber propellerbetriebenen Drohnen verbraucht er dagegen um eine Größenordnung weniger Energie, so die Forschenden.

Anwenden ließe sich das Prinzip des Flugroboters beispielsweise zur Inspektion von Fabrikschornsteinen, in denen starke Aufwinde herrschen. Eine andere mögliche Anwendung wären den Forschenden zufolge Raketen, die mittels solcher Klappen während des Wiedereintritts in die Atmosphäre stabilisiert werden. In weiteren Arbeiten planen die Forschenden, den Roboter um einen aktiven Antrieb zu ergänzen, um ihn auch für weitere Einsatzszenarien unter seitlicher Windbelastung zu ertüchtigen.