Ein Aufprall gegen eine Wand reicht normalerweise aus, um eine Drohne aus dem Gleichgewicht zu bringen und zum Absturz zu bringen. Ihre vier Propeller sind an einer starren Struktur befestigt, die Kontakte schlecht verkraftet. An der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben Forschende eine andere Lösung gewählt: Das Gerät soll sich verformen, wenn es auf ein Hindernis trifft.
Ihr Prototyp mit dem Namen FlexiQuad ähnelt einem großen Ring mit vier Propellern. Er besitzt keinen starren zentralen Körper. Die Batterien und Steuerungselemente sind über den Rahmen verteilt. Bei einem Aufprall biegt sich dieser kurzzeitig und absorbiert einen Teil des Stoßes, bevor er seine Form wieder annimmt.
Die FlexiQuad-Drohne besitzt vier Rotoren und einen verformbaren Körper.
Bild: Luca Girardi / ETH Zürich
Allerdings ist diese Drohne nicht in alle Richtungen weich. Ihr Rahmen kann sich seitlich biegen, bleibt aber von oben nach unten ausreichend steif. Diese Steifigkeit soll es den Propellern ermöglichen, das Gerät anzuheben und zu steuern. Die Forschenden ließen sich von den Flügeln von Vögeln und Insekten inspirieren, die sich biegen können, ohne ihre Leistungsfähigkeit zu verlieren.
Die Tests haben gezeigt, dass FlexiQuad weiterfliegen konnte, nachdem die Drohne mit etwa 25 km/h auf Hindernisse geprallt war. Diese Geschwindigkeit entspricht der eines Radfahrers, der schnell durch eine Stadt fährt. Und die Flexibilität hindert sie nicht daran, schnell zu fliegen: In der Luft kann der Prototyp 80 km/h erreichen.
Diese Fähigkeit könnte die Erkundung schwer zugänglicher Orte verändern. In einem eingestürzten Gebäude muss eine Drohne beispielsweise manchmal nahe an Trümmern vorbeifliegen, um nach Menschen zu suchen. Ein Ast oder eine schlecht erkannte Wand kann ihren Einsatz dann beenden. Mit einem Rahmen, der Kontakte abfedert, würden manche Passagen weniger riskant.
Eine weitere Besonderheit: Der Ring kann auch dazu dienen, Gegenstände zu greifen. Die Forschenden haben bereits eine weiche Erste-Hilfe-Tasche transportieren und anschließend absetzen lassen. Bei einem anderen Versuch hob die Drohne eine Last an, die schwerer war als sie selbst.
FlexiQuad ist allerdings weiterhin ein Laborprototyp. Um selbstständig im Einsatz zu sein, muss die Drohne Hindernisse besser erkennen und nach jedem Aufprall wieder eine stabile Flugbahn finden. Die Vibrationen ihres Rahmens können insbesondere die Bilder ihrer Kamera beeinträchtigen. Das Team arbeitet an Steuerungen, die diese Bewegungen mithilfe der eingebauten Sensoren automatisch korrigieren können.