Leichter als eine Büroklammer

Forschende entwickelten KI-gesteuerte "Robo-Hummel"

Roboter werden immer kleiner, schneller und intelligenter – dank rasanter Fortschritte bei Materialien, Sensorik und künstlicher Intelligenz. Was vor wenigen Jahren noch wie Science-Fiction wirkte, passt heute in die Handfläche und fliegt selbstständig durch engste Zwischenräume. Ein aktuelles Beispiel liefert das Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit einem neuen Mikroroboter, der sich in der Luft beinahe so agil bewegt wie eine Hummel.

Schnell und wendig wie eine Hummel

Laut den Forschenden soll die "Robo-Hummel" weniger als eine Büroklammer wiegen und sich in der Luft so schnell und wendig wie ein Insekt bewegen. Angetrieben von künstlichen Muskeln, die die Flügel mit extrem hoher Frequenz schlagen lassen, erreicht der Mikroroboter im Vergleich zu den bislang besten fliegenden Mikrorobotern des Teams eine um 450 Prozent höhere Geschwindigkeit und eine um 250 Prozent gesteigerte Beschleunigung. Dank dieser Agilität eignet sie sich besonders für den Einsatz in Katastrophengebieten, etwa bei der Suche nach Verschütteten infolge von Erdbeben, wo sie selbst herabfallenden Trümmern ausweichen können soll.

Das Herzstück des Systems ist dabei eine hochentwickelte Steuerung auf Basis Künstlicher Intelligenz (KI). Kern davon ist eine modellprädiktive Regelung, die auf Basis der aktuellen Position des Roboterinsekts fortlaufend die optimalen nächsten Bewegungen berechnet. Die KI wird dafür per Imitationslernen trainiert, wobei die Forschenden eine Methode entwickelt haben, die nötige Menge an Trainingsdaten auf das Wesentliche zu reduzieren. Der Controller erhält kontinuierlich die jeweilige Roboterposition als Eingabe und erzeugt in Echtzeit Steuerbefehle, um Schubkraft und Flugrichtung fein zu justieren. So sind nicht nur akrobatische Manöver, sondern auch das präzise Umfliegen von Hindernissen und das Durchschlüpfen durch engste Spalten möglich.

Zehn Salti in elf Sekunden

Wie leistungsfähig das System ist, zeigt sich etwa daran, dass die Robo-Hummel zehn Salti in nur elf Sekunden absolvieren kann, ohne dass selbst Windböen sie aus dem Konzept bringen. 

© Courtesy of the Soft and Micro Robotics Laboratory

"Wir können diese Roboter in Situationen einsetzen, in denen herkömmliche Quadcopter-Roboter Probleme hätten zu fliegen. Mit unserer bioinspirierten Steuerung ist die Flugleistung des Roboters in Bezug auf Geschwindigkeit, Beschleunigung und Neigungswinkel mit der von Insekten vergleichbar", unterstreicht MIT-Wissenschaftler Kevin Chen. Ihm zufolge wolle man das künstliche Insekt im nächsten Entwicklungsschritt mit Kamera und weiteren Sensoren ausstatten, damit es seine Fähigkeiten auch in realen Einsatzszenarien voll ausspielen kann.

Mehr über das Forschungsprojekt können Sie hier nachlesen.

www.mit.edu