David Lentink und sein Team von der Stanford Universität in Kalifornien veröffentlichten am 17. Januar 2020 zwei Studien über ihre fliegenden Roboter in den Fachblättern Science Robotics und Science.
Flügel aus Taubenfedern sind flexibel
Flugzeugflügel sind mehr oder weniger starr. Dagegen reagiert das Federkleid von Vögeln flexibel. Das ist möglich, weil sich die Federn überlappen. Die Flugfläche des Federkleids kann deshalb dicht übereinander liegen oder sich auch weiter ausbreiten.
"Wenn benachbarte Federn während der Streckung auseinanderrutschen, kommen tausende von Flimmerhärchen auf der Unterseite der Federn zum Einsatz. Sie führen dazu, dass zwischen den Federn keine Lücken entstehen." David Lentink, Stanford Universität Kalifornien
Mit weit ausgebreiteten Flügeln kann die Taube, aber auch der Flugroboter PigeonBot, ruhig und langsam dahingleiten und ist ein Beispiel aus dem Bereich Bionik.
Flimmerhärchen stabilisieren die Flügel
Werden weit ausgebreitete Flügel wieder zum Körper gezogen und eingeklappt, lösen sich die verhakten Flimmerhärchen mit einem Geräusch. Das hört sich an wie das Lösen eines Klettverschlusses. Bei Vögeln wie der Schleiereule, die sehr leise fliegen, findet sich dieser Mechanismus nicht. Mit Flügelbewegungen kann das ungewöhnliche Flugzeug seine Flugbahn bestimmen.
Der Flugroboter hat einen Rumpf aus Hartschaumbrettern, der Elektronik enthält. Die Flügel bestehen aus echten Federn.
Die US-Wissenschaftler in Stanford hatten zunächst die Flügel toter Tauben genau analysiert. Sie bemerkten, auch mit Hilfe von Computersimulationen, dass Tauben nicht jede Feder einzeln steuern. Die Federschäfte sind mechanisch miteinander verbunden. Dementsprechend hat auch der Roboter PigeonBot elastische Bänder zwischen den Federn.
Der Flugroboter PigeonBot kann Kurven fliegen
Der Flugroboter hat einen Rumpf aus Hartschaumbrettern, in dem Elektronik verbaut ist. Beispielsweise findet sich ein Navigationssystem, eine Fernsteuerung und ein Motor im Rumpf. An jeder Seite sorgen je 20 echte Taubenfedern für ein elegantes Gleiten in der Luft.
"Die Federn können sich gut an aerodynamische Bedingungen anpassen, weil sie unglaublich weich, leicht und robust sind." David Lentink, Stanford Universität Kalifornien
Wird ein Flügel per Fernsteuerung zum Rumpf hinbewegt, fliegt der Roboter PigeonBot die entsprechende Kurve.
Das Fluggerät bewegt sich sicher in der Luft
Stehen die Federn weit auseinander, gleitet der Roboter wie eine Taube sanft durch die Lüfte. Dieses Kunststück gelingt, weil das Bindegewebe der Taube und die Gummiverbindungen des Fluggeräts elastisch sind und nachgeben. Das hat den Vorteil, dass sich Turbulenzen und Unregelmäßigkeiten flexibel ausgleichen lassen.