Forscher der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz und der Konkuk-Universität in Korea veröffentlichten in der Zeitschrift Nature einen Artikel, in dem sie mit Erfolg einen neuen Mikroflugroboter mit Schlagflügeln entwickelt haben, indem sie den Mechanismus der Flügelausdehnung und -einziehung von Nashornkäfern untersuchten. Der Roboter kann seine Flügel passiv aus- und einfahren, ohne dass eine große Anzahl von Aktuatoren erforderlich ist.
Laut IT House glauben Wissenschaftler seit langem, dass Insekten, darunter auch Käfer, ihre Flügel aktiv über ihre Brustmuskeln ausbreiten und falten, genau wie Vögel und Fledermäuse. Aufgrund technischer Einschränkungen konnte jedoch nicht genau bestimmt werden, welche Muskeln die Käfer nutzen und wie sie diesen Vorgang bewerkstelligen.
Das Forschungsteam fand heraus, dass sich die Flügel des Nashornkäfers wie Origami falten und ordentlich unter den steifen Flügeldecken verstaut werden können, bevor sie beim Fliegen passiv ausgebreitet werden. Die meisten früheren Studien konzentrierten sich darauf, die gefaltete Struktur von Käferflügeln nachzuahmen und dabei die Bewegung der Flügelbasis zu ignorieren.
Durch genauere Beobachtung von Nashornkäfern entdeckten die Forscher zufällig, dass diese Insekten ihre Hinterflügel passiv ausbreiten und fliegen können, indem sie die durch Flügeldecken und Flügelschläge erzeugte Kraft nutzen. Nach der Landung drücken sie mit ihren Flügeldecken auch ihre Hinterflügel zurück in ihren Körper, ohne zusätzliche Muskelenergie zu verbrauchen.
Davon inspiriert entwickelte das Forscherteam einen Miniatur-Flugroboter, der nur 18 Gramm wiegt. Im Gegensatz zu früheren Flugrobotern kann dieser Roboter seine Flügel durch elastische Sehnen passiv einziehen und seine Flügel passiv spreizen, um abzuheben und einen stabilen Flug aufrechtzuerhalten, wenn er mit den Flügeln schlägt. Durch das Stoppen des Schlagens nach der Landung können die Flügel schnell und passiv eingezogen werden, ohne dass dies der Fall ist Bedarf an zusätzlichen Antrieben.
Dieser neue Mikroroboter hat ein breites Anwendungsspektrum und kann kleine Räume betreten, die für Menschen nicht erreichbar sind, um Such- und Rettungsmissionen durchzuführen. Es kann auch als Werkzeug für Biologen verwendet werden, um die Mechanismen des Insektenflugs zu untersuchen, und sogar für Spionagezwecke. Darüber hinaus ist dieser Roboter aufgrund der geringen Schlagfrequenz sehr sicher und kann als technisches Forschungsgerät oder als Kinderspielzeug verwendet werden.
Das Forschungsteam sagte, dass sie in Zukunft die Flugleistung des Roboters weiter verbessern und ihm die Fähigkeit zum Kriechen und für andere Bodenbewegungen verleihen werden, um ihn echten Insekten näher zu bringen.