Formwandelnde Drohne fliegt und rollt

Formwandelnde Drohne fliegt und rollt

Wissenschaftler haben eine Drohne entwickelt, die fliegen und auf dem Boden rollen kann. Dafür nutzt sie nur ein einzelnes Antriebssystem.

Wissenschaftler der University of Tokyo haben einen Multikopter mit drei Rotoren entwickelt, der seine Form wandeln und sowohl fliegen als auch auf dem Boden rollen kann. Dadurch soll die Delta (Deformable Multilinked Multirotor with Rolling Locomotion Ability in Terrestrial Domain) genannte Drohne durch enge Lücken fliegen und sich energiesparender fortbewegen.

Delta besteht aus drei gebogenen Segmenten, die zusammen einen ringförmigen Körper bilden, wie aus der Studie “Design and Control of Delta: Deformable Multilinked Multirotor with Rolling Locomotion Ability in Terrestrial Domain” hervorgeht, die auf Arxiv im Preprint veröffentlicht ist. Jedes Segment besitzt ein kombiniertes Motor-Propeller-Modul, das sich um eine Stange drehen lässt und so vielfältige Positionen einnehmen kann – etwa um die Richtung zu verändern. Im Normalzustand zeigen alle schubverstellenden Rotoren nach unten, um einen Schwebeflug zu ermöglichen.

Bei Bedarf löst die Drohne eine Verbindung eines Segments, um die Ringform von 40 cm im Durchmesser aufzulösen und eine kettenähnliche Form anzunehmen. Dadurch wird die Drohne schmaler und kann durch engere Lücken manövriert werden, beispielsweise bei Rettungseinsätzen, so die Forscher.

Energiesparendere Fortbewegung

Beim Fliegen benötigt der Multikopter viel Strom, um sein Gewicht von 4,1 kg in der Luft zu halten. Die Wissenschaftler haben sich deshalb eine weniger energieintensive Fortbewegung überlegt: das Rollen. Dazu nimmt die Drohne die Form eines Rades an und landet auf der Außenseite. Die Propeller werden nun abwechselnd so angesteuert, dass sie durch ihren Schub eine rollende Vorwärtsbewegung erzeugen. Zugleich achtet eine Kombination aus Sensorik und Steuerungselektronik darauf, dass der Multikopter dabei nicht umkippt.

Die Forscher der University of Tokyo wollen die Delta-Drohne nun mit noch mehr Sensoren ausstatten und ihr zusätzlich mehrere Kameras spendieren, um etwa das Gelände erfassen zu können. Sie soll dann auch so angepasst werden, dass sie sich auch im unwegsamen Gelände rollend fortbewegen kann. Die Wissenschaftler sehen es als Alleinstellungsmerkmal ihrer Drohne an, dass sie fliegt und rollt, ohne dass dazu ein zusätzlicher Antrieb für Rädern oder Beine benötigt wird. Beides würde sich negativ auf das Gewicht auswirken und die Drohne komplizierter werden lassen.

Die Wissenschaftler stellen sich als Einsatzgebiete der Delta-Drohne etwa Aufklärungs- und Explorationsflüge bei Rettungseinsätzen vor.