Neue Drohne "Rabe": Effizientester Start aller Zeiten entdeckt
Diese innovative Erfindung ist ein fortschrittliches Modell einer ferngesteuerten Drohne. Wissenschaftler glauben, dass dies die Art und Weise, wie andere unbemannte Fluggeräte starten, ein für alle Mal verändern könnte. Sie veröffentlichten ihre Entdeckung in einer renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift.
Der Hybrid aus Vogel und Roboter wurde von den Forschern "Rabe" („Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple Environments“, kurz RAVEN) genannt. Es handelt sich um einen neuen Prototyp einer ferngesteuerten Drohne, die eine Konstruktion mit festen Flügeln und gelenkigen Beinen kombiniert, was es ihr ermöglicht, verschiedene Umgebungen zu durchqueren und effizienter zu starten als aktuelle Drohnen. Die Wissenschaftler lobten ihre Entdeckung in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Nature“.
Der Sprung ist effizienter und energiesparender als der Propellerantrieb
Seine Konstruktion erinnert in Größe und Gewicht an einen echten Raben – die Roboter-Rabe ist etwa 50 cm groß, hat eine Flügelspannweite von 100 cm und wiegt 600 Gramm – was eine optimale Kombination aus Kraft und Gewicht bietet. Er kann gehen, über Spalten und Hindernisse springen und aus stehender, fallender und springender Position starten. Die Erfindung nutzt vogelähnliche Beine zum Gehen, Springen und schnellen Starten in den Flug, was, wie die Wissenschaftler feststellen, energiesparender ist im Vergleich zu einem Start, der ausschließlich den Propellerantrieb verwendet.
In dem veröffentlichten Artikel in „Nature“ vergleichen die Forscher die Effizienz verschiedener Startstrategien und zeigen den Vorteil des Sprungs. Die Untersuchungen haben ergeben, dass Starts mit Sprüngen zehnmal energiesparender sind als traditionelle und es ermöglichen, höhere Startgeschwindigkeiten von bis zu 8,6 km/h zu erreichen. Es wurde beobachtet, dass die Beine allein eine Geschwindigkeit von 7,9 km/h erzeugen, was beeindruckende 91,7 % der angestrebten Startgeschwindigkeit darstellt und damit die Effizienz der Gliedmaßenkonstruktion im Vergleich zu Propellern unterstreicht.
Die Flugrichtung des Vogelroboters wird vom Schwanz gesteuert
Der sprungbasierte Start der Vogeldrohne erzeugte laut Berechnungen der Forscher eine höhere Startgeschwindigkeit, Beschleunigung, Ausgangsleistung und Energieeffizienz im Vergleich zu stehenden und fallenden Starts. Im Vergleich zu anderen multifunktionalen Drohnen zeigt sich, dass die Hinzufügung zusätzlicher Fortbewegungsmodi die Effizienz ähnlicher Drohnen verringert. Der Roboter-Rabe ist in der Lage, aus höher gelegenen Orten zu starten, was ihnen Vögeln ähnelt, die springen, um sich in die Luft zu erheben. Während des Fluges wird das Gerät von einem Propeller an der Vorderseite angetrieben, und die Richtung seines Fluges wird vom Schwanz hinten gesteuert.
Roboter-Raben kommen mit unterschiedlichem Gelände besser zurecht
Die in „Nature“ veröffentlichten Studien belegen, dass die Konstruktion des RAVEN neue Möglichkeiten für Drohnen in anspruchsvollerem Gelände eröffnet. Dieser neuartige Mechanismus kombiniert Merkmale von Flügeln mit festen Elementen und gelenkigen Beinen, wodurch er in verschiedenen Umgebungen agieren und effizienter starten kann im Vergleich zu Standarddrohnen.
Der Roboter nutzt auch flexible Beine zur Fortbewegung auf der Oberfläche und zur Anpassung an schwieriges Terrain. Während der Roboter-Raben sich bewegt, behält er dank fortschrittlicher Merkmale der Gliedmaßen eine aufrechte Haltung bei, wie Hüft- und Knöchelbeugungen, die die kinetische Energie beim Springen maximieren, sowie flexible Zehengelenke, die es ermöglichen, die Füße in verschiedenen Winkeln zu positionieren, ohne das Risiko eines Sturzes.
Obwohl Standard-unbemannte Luftfahrzeuge robuster sind, benötigen sie einen großen Startbereich – ähnlich wie Flugzeuge, wie aus der Studie hervorgeht. Einige Drohnen werden mit einer Katapultvorrichtung in die Luft gelassen, ähnlich wie auf Flugzeugträgern, sind jedoch hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten weniger flexibel. Der neue Prototyp der Rabe-Drohne – so die Forscher – könnte mit seinem schnelleren Start den Startmechanismus von Drohnen für immer revolutionieren.
Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Erfindung zum Modell für künftige, größere Drohnen wird und vielleicht sogar für Flugzeuge in Standardgröße. Diese Verbesserungen könnten die Landestabilität und das allgemeine Potenzial fliegender Maschinen erheblich verbessern, spekulieren die Forscher.
