Robotvlieg landt op boomblad en plafond

Robotica Als een vlieg landen op een plafond of muur is geen probleem voor een nieuw Amerikaans mini-robotje, de Robobee.

Het is de robotversie van een tropische angstdroom: een groot, luid flapperend insect dat doelbewust dichterbij komt, zich vastgrijpt, en niet meer loslaat.

„Erg cool”, vindt robotvliegexpert Guido de Croon van de TU Delft de publicatie van het robotvlieglab van Harvard, vrijdag in Science. Moritz Graule en zijn team beschrijven hun Robobee, een drie centimeter groot robotje voorzien van insectachtige vliesvleugels, en een nieuw soort elektrostatische landings-nap. Daarmee kan het nepdiertje even uitrusten, hangend onder een boomblad.

„Er zijn wereldwijd enkele tientallen groepen in dit veld, maar Robobee is de kleinste vliegende robot”, zegt De Croon. Zijn eigen onderzoeksgroep werkt al jaren aan Delfly, een zelfstandig vliegende robot op vogel-formaat, met een gewicht van 20 gram. „Energievoorziening is een van de grootste problemen, en dit is een mooie manier om tijdens een missie energie uit te sparen.”

Vliegende minirobotjes, onder vakgenoten bekend als Micro Aerial Vehicles (MAV), moeten het komende decennium uitzwermen van de onderzoekslabs naar de praktijk. De Croon: „Je kunt ze bijvoorbeeld na een ramp ingestorte of gevaarlijke gebouwen in laten vliegen, op zoek naar slachtoffers. Of je kunt ze, uitgerust met chemische sensoren, in een raffinaderij op zoek laten gaan naar een gaslek.” Zoals fruitvliegjes binnen de kortste keren om een vergeten banaan rondzwermen.

Drones zijn toch al in opkomst, maar insectachtige minirobots hebben voordelen boven de veelgebruikte quadcopters van honderden grammen. Ze zijn goedkoper, kunnen zich in kleinere ruimtes wurmen, en zijn bovendien nauwelijks gevaarlijk als ze vallen of tegen iets of iemand aanvliegen.

Maar met het krimpen, krimpt ook de levensduur van de batterij. Delfly vliegt op zijn eigen batterij tientallen minuten, Robobee maar een paar minuten. „We zijn eigenlijk nogal jaloers op de energievoorziening van echte insecten”, zegt De Croon.

Toch rusten zelfs echte insecten wanneer ze kunnen, om energie uit te sparen. Eerdere minivliegrobot-landingsmechanismen werkten met lijm, naaldjes, grijpers, of gekkopoot-achtige plakmaterialen, maar vaak bleek het lastig om op commando vast te plakken of los te laten.

Onderwerp van de Science-publicatie is een nieuw soort elektrostatische ‘zuignap’: een flinterdun stukje plastic ter grootte van een euro. Binnenin zitten, elektrisch geïsoleerd, twee dunne koperen elektroden die als puzzelstukjes in elkaar grijpen. Als het robotje wil landen, bijvoorbeeld onderop een boomblad, komt daar een spanning van 1000 volt op te staan.

Die spanning trekt een tegenovergestelde elektrische lading aan in het materiaal in het landingsgebied: glas, metaal, hout, of dus zelfs een boomblad. Door de aantrekkende kracht tussen tegenovergestelde ladingen, blijft het robotje van 100 milligram hangen, zolang de spanning aan blijft.

Aanvankelijk was het landen lastig, omdat het robotje de neiging had om terug te stuiteren. Daartegen hielp een schuimrubber bumperelement tussen robot en landingszuignap. Graule en collega’s beschrijven vijf landingspogingen onderop een boomblad, waarvan vier gelukt. Na de landing kon Robobee ook weer loslaten om stabiel verder te vliegen.

De Amerikanen sturen het robotje nog van buiten aan, met hulp van camera’s die de afstand tussen robot en landingsplek meten. Ook de stroomvoorziening is nog extern: via twee dunne koperdraadjes.

De Delftse groep van De Croon richt zich juist op het ontwikkelen van een zelfstandig brein voor Delfly, met de beperkte rekenkracht die kleine computerchips bieden. „Uiteindelijk wil je dat zulke robots zelfstandig vliegen. Zeker als je ze in een zwerm laat vliegen, kun je niet honderd piloten met een afstandbediening inzetten.”