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Roboterfliegen und Insekten-Cyborgs

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Im Rahmen ihres "Young Faculty" Programmes vergibt die Abteilung für Mikrosystemtechnik der DARPA zusätzliche Forschungsgelder an Wissenschaftler, deren Projekte für laufende und zukünftige Programme der DARPA Abteilung relevant sein könnten. Unter den vierundzwanzig aufgehenden Sternen am Forschungshimmel, die jetzt wieder in den Genuß der zusätzlichen Forschungsgelder kommen, befindet sich der Wissenschaftler Robert J. Wood, der als Assistenz-Professor an der Hardward Universität zu autonomen Mikroflugrobotern forscht.

Die Grundlage seiner Forschung bilden die Mini-Roboterfliege und MicroGlider Projekte an der Universität von Berkeley, an denen Wood als Student bis 2005 mitwirkte und die ebenfalls zuvor durch die DARPA und die National Science Foundation gefördert wurden.
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Roboterfliege 2001



Biomimetische Flügel für die Roboterfliege 2007
Abbildungen: Robert J. Wood.
Auch wenn die 150000 US$, die Wood von der DARPA erhält, kein großer Betrag sind, zeigt er doch, dass das Interesse der DARPA an der Technik der Mikro-Fluggeräte ungebrochen ist. Wozu man die Micro Aerial Vehicle dereinst nutzen will, geht u. a. aus dem Forschungsvorhaben Vision Circuits For Aerial Micro-Robotic Networks von 2006 der National Science Foundation hervor, in dem die Mini-Roboterfliege ebenfalls eine wichtige Rolle spielt:
Micro Air Vehicles (MAVs) und größere Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) haben ihre Anwendung auf dem Gebiet der Aufklärung, Suchen-und-Retten Missionen, Sensorverbreitung, der Beobachtung von Autobahnen und landwirtschaftlicher Flächen und städtischer Überwachung...

Eine nützliche Funktionserweiterung wäre die Integration neuartiger Sensoren zur Erkennung von Bewegungen und Zielen am Boden... Unter Verwendung von Optic Flow Berechnungen mit hochauflösender Mikro-Bilderfassung ähnlich dem Auge des Falken, besteht unser Ziel zunächst nur in der Erkennung von Bewegungen am Boden und der Verfolgung von Bewegungen...
Auf dem Gebiet der Optical Flow Berechnungen ist der Wissenschaftler Nicolas Franceschini schon ein Stück weiter. Mit "Optical Flow" bezeichnet man die Aufnahme und Verarbeitung der Bildinformationen in Insektenaugen und -neuronen während des Überflugs eines Geländes, die von den Insekten zum Ausweichen von Hindernissen und Feinden und zur automatischen Steuerung ihrer Flughöhe und -geschwindigekit verwendet werden. Der Artikel Fly-by-Sight Microrobots berichtet, dass Franceschini die "Optical Flow" Mechanismen der Stubenfliege dekodiert und in einen 200 Miligramm schweren "Optical Flow Regulator" Prozessor umgesetzt hat, der Grundprinzipien im "Hirn" der Stubenfliege folgt.
Octave

Versuchshelikopter "Octave".
Foto: H. Raguet/CNRS
Eingesetzt in den 100 Gramm schweren Versuchshelikopter Octave, dem zusätzlich ein zum Boden gerichteter Bildsensor eingesetzt wurde, verhalf der "Optical Flow Regulator" Octave zu selbstregulierenden, autonomen Flugeigenschaften, wie sie auch bei der Stubenfliege zu finden sind.
MicroGliderMicroGlider

MicroGliderMicroGlider

Der zehn Zentimeter große und zwei Gramm schwere MicroGlider 2005
Abbildungen: Design, fabrication and initial results of a 2g autonomous glider
Robert J. Wood
Noch einen Schritt weiter will man mit dem DARPA Programm Hybrid Insect MEMS gehen.
HI-MEMS Logo

HI-MEMS Logo
Noch kleinere Elemente als die Mikro Elekto-Mechanischen Systeme (MEMS), die Wood entwickelt, sollen als Maschine-Insekt Interfaces in Insekten während der Frühphase der Metamorphose, also wärhend des Raupen- und Verpuppungsstadiums implantiert werden. Nach Ausbildung des Insekts sollen die eingewachsenen MEMS Elemente dazu dienen, die Fortbewegung des Insekts per GPS, Radiowellen und Ultraschall fernzusteuern. So kontrollierte "Insekten-Cyborgs" könnten dann ein oder mehrere Sensoren wie Mikrofone an sich tragen, die aufgezeichnete Informationen vom Zielbestimmungsort, zu dem man die Insekten-Cyborgs dirigiert hat, über ein Kommunikationsnetzwerk zurückübertragen, das seinerseits aus einem Netz von MAVs bestehen kann.

Siehe auch:
The Harvard Crimson - Not Your Grandma's Robot - Professor's insect-based design could revolutionize the world of robotics
Live Science - Miniature Helicopter Packs Bug-Like Brain
EPFL / Laboratory of Intelligent Systems - Swarming MAVs for Communication Relay
EPFL / Laboratory of Intelligent Systems - Bioinspired Vision-based Microflyers
Flying Insects and Robots Symposium 2007
Scientific American - Superglue and Robot Helicopter Teach Tricks of Insect Flight
von rabenhorst - Owl, gepostet am Freitag, 16. Februar 2007 um 20:25
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