Stellen Sie sich winzige Roboter vor, die durch Katastrophengebiete navigieren und dabei Trümmern und Rauch ausweichen, um eingeschlossene Überlebende zu lokalisieren. Das ist keine Science-Fiction; Es ist die Vision von Nitin J. Sanket, Professor am Worcester Polytechnic Institute (WPI). Sein Team hat handtellergroße Flugroboter entwickelt, die die Echoortungsfähigkeiten von Fledermäusen nachahmen und eine sicherere und effizientere Möglichkeit zur Durchführung von Such- und Rettungseinsätzen versprechen.
Traditionelle Such- und Rettungsaktionen bringen menschliche Retter oft in gefährliche Situationen: beim Navigieren in tückischem Gelände, bei dichtem Rauch oder bei schlechtem Wetter. Drohnen bieten aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Agilität einige Vorteile, aber Sanket glaubt, dass wir noch weiter gehen können, indem wir von der Natur lernen. Seine Faszination für Flugrobotik und das Potenzial biologischer Inspiration veranlassten ihn, zu erforschen, wie Fledermäuse mithilfe von Ultraschall navigieren.
Sanket erklärt: „Wir dachten, Drohnen seien die Antwort, weil sie große Gebiete sehr schnell zurücklegen können. Sie können wendig und schnell sein.“ Er erkannte jedoch den Bedarf an etwas Kleinerem, Manövrierfähigerem und weniger Stromhungrigem. Seine Forschung begann mit der Untersuchung der bemerkenswerten Flugfähigkeiten von Insekten und Vögeln – Lebewesen mit unglaublich begrenzter Rechenleistung und rudimentären Sinnessystemen.
„Wir mussten uns zu diesem Zeitpunkt neu vorstellen, was eine Drohne sein würde“, erklärte Sanket. „Gehen Sie zurück zur Biologie, denn die Biologie macht das besser, als wir es heute können.“ Dies veranlasste ihn, seinen ersten Prototyp zu entwickeln: einen Schwarm Roboterbienen zur Bestäubung. Obwohl Sanket ehrgeizig war, erkannte er, dass die Umsetzung dieser Anwendung möglicherweise länger dauern würde, was ihn dazu veranlasste, seinen Fokus auf Bereiche zu verlagern, in denen bioinspirierte Robotik unmittelbare Auswirkungen haben könnte – und Such- und Rettungsaktionen passen perfekt dazu.
Der Schlüssel zur Entwicklung dieser fledermausähnlichen Roboter war die Suche nach kompakten, energieeffizienten Sensoren, die Hindernisse auf engstem Raum erkennen können. Sankets Team wandte sich zunächst Ultraschallsensoren zu, die in automatischen Wasserhähnen zum Einsatz kommen und für ihren geringen Stromverbrauch bekannt sind. Allerdings beeinträchtigte das surrende Geräusch der Propeller des Roboters die Fähigkeit des Sensors, Objekte in einem Umkreis von zwei Metern zu lokalisieren.
In Anlehnung an die Natur haben sie die einzigartigen akustischen Strukturen nachgebildet, die in Nasen, Ohren und Mäulern von Fledermäusen zu finden sind. Diese Gewebe verändern adaptiv ihre Dicke und Dichte und modulieren so den Schallempfang und die Schallemission. Durch das 3D-Drucken ähnlicher Strukturen auf die Roboter ahmte Sankets Team diese fledermausähnliche Anpassung effektiv nach, filterte Geräusche und ermöglichte es den Robotern, Hindernisse genau zu erkennen.
Nachdem diese Herausforderungen nun gemeistert sind, liegt der Fokus auf der Steigerung der Geschwindigkeit der Roboter. „Wir vergessen oft, wie bemerkenswert andere Tiere sind“, betont Sanket. Durch die Untersuchung von Lebewesen wie Fledermäusen können wir Einblicke in ausgefeilte Navigationstechniken gewinnen, die weit über unsere derzeitigen Fähigkeiten hinausgehen.
Das Potenzial dieser winzigen Fledermausbots in Such- und Rettungssituationen ist unbestreitbar. Ihre Fähigkeit, gefährliche Umgebungen punktgenau zu navigieren, verspricht sicherere Rettungseinsätze und minimiert gleichzeitig die Risiken, denen menschliche Helfer ausgesetzt sind. Im weiteren Verlauf der Entwicklung können Sie davon ausgehen, dass diese innovativen Roboter selbst unter den schwierigsten Umständen eine entscheidende Rolle bei der Rettung von Leben spielen werden.
