Forscher des MIT und der Schweizer EPFL haben einen Roboter entwickelt, der die Grenzen zwischen den Elementen verwischt. Er fliegt und schwimmt nicht mit der rohen Gewalt von Propellern, sondern mit der Eleganz schlagender Flügel. Was noch beeindruckender ist: Er kann sich aus dem Wasser katapultieren und direkt wieder in die Luft aufsteigen – ein Kunststück, an dem sich Ingenieure jahrelang die Zähne ausgebissen haben. Diese neue Maschinenklasse, getauft auf den Namen Flapping-wing Aerial Aquatic Vehicle (FAAV), hat sich ihr Design direkt bei tauchenden Vögeln wie dem Papageitaucher abgeschaut.
Die zentrale Herausforderung liegt im massiven Dichteunterschied zwischen Luft und Wasser. Was in der Luft für Auftrieb sorgt, ist unter Wasser oft hoffnungslos überdimensioniert. Während echte Vögel ihre Flügel unter Wasser geschickt falten, entschieden sich die Forscher für eine mechanisch einfachere, aber geniale Lösung: extreme Flexibilität im Flügeldesign. Dadurch kann der Roboter in der Luft mit hohen Frequenzen (etwa 10 Hz) und im Wasser mit deutlich niedrigeren Frequenzen (~1 Hz) schlagen – und das alles mit demselben Antriebssystem.
Der schwierigste Teil des gesamten Zyklus ist der Übergang vom Wasser in die Luft, der als extrem energieintensiv gilt. Das Team fand heraus, dass der Austrittswinkel entscheidend ist: Der Roboter muss die Oberfläche in einem Winkel von etwa 70 Grad durchbrechen, um den Übergang zum Flug erfolgreich zu meistern. Um das Gewichtsproblem zu lösen – ein herkömmliches wasserdichtes Gehäuse wäre schlicht zu schwer zum Fliegen –, versiegelten die Ingenieure jedes elektronische Bauteil einzeln. Dieser clevere Schachzug macht ein klobiges Gehäuse überflüssig und sorgt dafür, dass das gesamte System von Haus aus einen neutralen Auftrieb besitzt.
Warum ist das wegweisend?
Herkömmliche Drohnen mit Propellern sind laut, und ihre rotierenden Blätter stellen eine Gefahr dar, besonders in der sensiblen ökologischen Forschung. Ein Roboter mit Flügelschlag ist von Natur aus sicherer, leiser und weniger störend für die Tierwelt. Die Entwickler visionieren eine Zukunft, in der Wissenschaftler ein solches Gerät einfach im Rucksack transportieren, am Ufer starten und per GPS zu einem Zielpunkt fliegen lassen. Dort taucht der Roboter ab, nimmt eine Wasserprobe oder Messungen vor und fliegt anschließend eigenständig zurück. Dieser hybride Ansatz könnte völlig neue, minimalinvasive Methoden für das Umweltmonitoring und die Meeresforschung eröffnen – dort, wo spezialisierte Flug- oder Tauchroboter allein an ihre Grenzen stoßen.
