15-05-2024
15-05-2024
Ein Team chinesischer Ingenieure hat eine neue Klasse biomimetischer weicher Drohnengreifer für unbemannte Fluggeräte entwickelt. Diese Erfindung ermöglichen Drohnen, verschiedene heikle Aufgaben zu erfüllen: beispielsweise einen an einem Ast hängenden Schlüssel zu bergen oder Äste aus einem fließenden Gewässer zu holen.
Das Titelblatt von Science Advances zeigt eine neue Klasse biomimetischer weicher Drohnengreifer, die von chinesischen Ingenieuren entwickelt wurden, und einen Blumenstrauß greifen, 10. Mai 2024. (Science Advances)
Die Forscher der Universität Zhejiang haben sich von Schlingpflanzen inspirieren lassen und für die Greifarme zwei U-förmige, exzentrische Rundrohrelemente entwickelt. Die U-förmige Biegefähigkeit dieser Betätigungselemente ermöglicht es Drohnen, Objekte mit einem Haken oder einem rankenähnlichen Seil zu greifen.
Die von Ranken inspirierten Greifer sind für feinfühlige Bewegungen ausgelegt, während der von Haken-Kletterern inspirierte Greifer für Aufgaben verwendet werden kann, die starke Bewegungen erfordern. Dies berichtet eine Studie, die als Titelgeschichte in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde.
Bislang verwendete Greifer sind starr und in der Regel eher schwer, haben nur einen Greifmodus und sind in Bezug auf die Form und Größe des zu greifenden Objekts begrenzt.
Die Innovation wird es Drohnen ermöglichen, sowohl mit empfindlichen als auch mit schweren Objekten besser zu interagieren. Zudem eignen sich Drohnen somit für Einsätze in Umweltschutzaufgaben wie beispielsweise die Beseitigung von Müll aus Flüssen. Möglich wäre es laut Forschern nun auch, effiziente Drohnentransport in schwierigem Gelände, wie zum Beispiel an steilen Berghängen, durchzuführen.
Ein Screenshot der Studie, die als Titelgeschichte in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, 10. Mai 2024.
Nach dem Vorbild in der Botanik konstruierten die chinesischen Forscher zwei Arten von weichen Greifern, die in sich geschlossene, direkt mit Spannung versorgte Systeme bilden.
Die Tragfähigkeit eines einzelnen Hakenelements ist etwa 29 Prozent höher als Greifer ohne Hakenstrukturen. Laut Studie kann ein maximales Gewicht von etwa 450 Gramm gegriffen werden.
Die Greifer demonstrierten ihre Fähigkeiten, indem sie erfolgreich alltägliche Haushaltsgegenstände wie Plastikflaschen, Glasbecher, Klammern und Keramikornamente griffen.
Bei einem Experiment im Freien flog eine Drohne zu einem Schlüssel, der an einem Baumast hing. Dabei ergriff sie den Schlüssel mit Hilfe einer an die Widerstandsdrähte angelegten Spannung.
In einem weiteren Experiment im Freien setzte das Forschungsteam eine Drohne ein, um einen in einem See hängenden Ast zu bergen. Die Drohne flog dabei zu einem bestimmten Bereich des Sees und ließ den Greifer in den See hinab. Der U-förmige, längliche Greifer hakte den Ast erfolgreich ein, während sein in sich geschlossenes System unter Wasser kontinuierlich Gas zuführte, was zu einem sicheren und festen Griff am Objekt führte. Schließlich stieg die Drohne auf und kehrte zum Ufer zurück.
Im Gegensatz zu starren Greifern kann ein weicher und anpassungsfähiger Greifer die von Drohnen übertragenen Vibrationen absorbieren und ermöglicht es einem Objekt, sich innerhalb des Greifers zu drehen oder zu bewegen.
Den Forschern zufolge können solche Greifer auch bei geringer Positionierungsgenauigkeit effektiv arbeiten, wodurch sich die Notwendigkeit einer komplexen Planung für die Ausführung des Greifvorgangs verringert.
