Wenn über die Digitalisierung der Arbeit geredet wird, fällt den meisten erstmal der menschlich aussehende Roboter ein, der ihren Arbeitsplatz künftig übernehmen könnte. Dass aber auch Insekten Konkurrenz von digitalen Kollegen bekommen könnten, zeigt die Erfindung eines insektengroßen Flugroboters. Die nur mal eben zahnstochergroße Kreatur namens RoboFly könnte in Zukunft bei zeitaufwändigen Aufgaben wie der Überwachung des Pflanzenwachstums in Großbetrieben oder dem Aufspüren von Gaslecks helfen. Diese Mini-Roboter schweben mithilfe ihrer winzigen Flügel. Sie sind billig in der Herstellung und können leicht in enge Stellen schlüpfen, die für große Drohnen unzugänglich sind.
Bisher hatten sie allerdings den Nachteil, dass sie immer noch über eine Art Kabel mit dem Boden verbunden sein mussten, da die benötigte Elektronik für die Flügel zu schwer war. Ingenieur_innen der University of Washington kappten jetzt zum ersten Mal die Schnur und verpassten dem RoboFly ein Gehirn, so dass er seine ersten unabhängigen Flügelschläge tun konnte.

"Früher war das Konzept der drahtlosen, insektengroßen Flugroboter Science Fiction. Würden wir sie jemals ohne Kabel zum Fliegen bringen können?", sagt Co-Autor Sawyer Fuller, Assistenzprofessor am UW Department of Mechanical Engineering. "Unser neuer kabelloser RoboFly zeigt, dass sie dem wirklichen Leben viel näher sind."

Die technische Herausforderung ist das Flattern. Das Flügelschlagen ist ein kraftraubender Prozess, und sowohl die Energiequelle als auch die Steuerung, die die Flügel steuert, sind zu groß und sperrig, um an Bord eines winzigen Roboters zu fahren. So hatte Fullers vorheriges Robo-Insekt, das RoboBee, eine Leine -- es empfing Energie und Steuerung durch Drähte vom Boden. Aber ein fliegender Roboter sollte in der Lage sein, selbstständig zu arbeiten, fanden die Forscher und so entschieden sie sich für einen schmalen, unsichtbaren Laserstrahl, der ihren Roboter antreibt. Sie richten den Laserstrahl auf eine Photovoltaikzelle, die über RoboFly angebracht ist und das Laserlicht in Strom umwandelt.

Dennoch liefert der Laser allein nicht genug Spannung, um die Flügel zu bewegen. Deshalb entwickelte das Team eine Schaltung, die die aus der Photovoltaik-Zelle kommenden sieben Volt auf die für den Flug benötigten 240 Volt erhöht. Um RoboFly die Kontrolle über die eigenen Flügel zu geben, stellten die Ingenieure ihm ein Gehirn in Form eines Mikrocontrollers zur Verfügung. "Der Mikrocontroller verhält sich wie ein echtes Fliegenhirn, das den Flügelmuskeln sagt, wann sie schlagen sollen", sagt Co-Autor Vikram Iyer.

Im Moment kann RoboFly allerdings nur starten und landen. Sobald sich die Photovoltaikzelle außerhalb der direkten Sichtlinie des Lasers befindet, geht dem Roboter die Energie aus und er muss landen. Aber das Team hofft, den Laser bald so steuern zu können, dass RoboFly schweben und herumfliegen kann. Zukünftige Versionen könnten aber winzige Batterien verwenden oder Energie aus Hochfrequenzsignalen gewinnen, so Gollakota. Auf diese Weise kann ihre Stromquelle für bestimmte Aufgaben modifiziert werden. Zukünftige RoboFlies können sich auch auf fortschrittlichere Gehirne und Sensorsysteme freuen, die den Robotern helfen, selbstständig zu navigieren und Aufgaben zu erledigen, sagte Fuller.

"Ich würde wirklich gerne einen machen, der Methanlecks findet", sagte er. "Du könntest einen Koffer voll davon kaufen, ihn öffnen und sie würden um dein Gebäude fliegen und nach Gasfahnen suchen, die aus undichten Rohren kommen. Wenn diese Roboter es leicht machen, Lecks zu finden, werden sie viel wahrscheinlicher geflickt, was die Treibhausgasemissionen verringert. Vorbild für diese Idee sind echte Fliegen, die wirklich gut darin sind, stinkende Dinge zu finden, auf die sie fliegen können. Deshalb denken wir, das könnte eine gute Anwendung für unseren RoboFly sein."