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Wissen Spektakuläre Landemanöver: Flugroboter sollen von Fliegen lernen
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10:26 24.10.2019
Eine Forschergruppe hat das komplexe Flugmanöver an der Blauen Schmeißfliege (Calliphora vomitoria) untersucht, um Roboter mit gleichen Fähigkeiten zu versehen. Quelle: Bo Cheng, Penn State
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University Park

Beschleunigen, umdrehen, Beine ausstrecken und schließlich aufsetzen - die Ausführung dieser vier Flugmanöver lässt Fliegen kopfüber an der Decke landen. Eine Forschergruppe um Bo Cheng von der Pennsylvania State University in University Park (Pennsylvania, USA) hat das komplexe Manöver an der Blauen Schmeißfliege (Calliphora vomitoria) genauer untersucht. Die Landetechnik der Fliegen könnte bei der Entwicklung von Flugrobotern helfen, schreiben sie im Fachjournal "Science Advances".

Kopfüber-Landeverhalten von Fliegen: Wichtige Studie für Roboter-Entwicklung

Die Studie weist auch auf mögliche Mechanismen hin, die es kleinen Tieren oder Robotersystemen mit begrenzten Rechenressourcen ermöglichen, schnelles, aber komplexes Verhalten zu erzeugen.

Bo Cheng von der Pennsylvania State University

Ihre Studie liefere wichtige Einblicke in das Kopfüber-Landeverhalten und die zugrundeliegenden biomechanischen, sensorischen und neuronalen Prozesse. "Sie weist auch auf mögliche Mechanismen hin, die es kleinen Tieren oder Robotersystemen mit begrenzten Rechenressourcen ermöglichen, schnelles, aber komplexes Verhalten zu erzeugen." Für ihre Untersuchung verwendeten Cheng und Kollegen drei Hochgeschwindigkeitskameras, die mit 5000 Bildern pro Sekunde arbeiten.

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Die Aufnahmen zeigten, dass die Fliege ihren Flug zunächst nach oben beschleunigt. Es folgt eine Rotationsbewegung um die Längs- und Querachse des Fliegenkörpers, oft zusätzlich um die Vertikalachse. Dann streckt die Fliege ihre Beine aus und dreht ihren Körper ein Stück weit mit dem Bauch zur Landefläche hin. Sobald ihre beiden Vorderbeine Kontakt mit der Zimmerdecke haben, schwingt die Fliege ihren Körper vollends in Richtung Decke, bis alle sechs Beine gelandet sind. Die Forscher vergleichen den letzten Teil des Manövers mit der Turnübung Radschlagen.

Misslungene Flugmanöver sind auf geringe Körperrotation zurückzuführen

Innerhalb eines Wimpernschlages können diese Fliegen ihren Körper komplett umdrehen und landen, was ziemlich spektakulär ist.

Jean-Michel Mongeau von der Pennsylvania State University

Im Verlauf ihrer Untersuchung beobachteten die Wissenschaftler auch weniger gelungene Landemanöver, etwa eine "tastende Landung". Dabei schweben oder fliegen die Fliegen mit geringer senkrechter Geschwindigkeit unter der Decke und tasten mit ihren Vorderbeinen nach der Landefläche. Schließlich gab es auch fehlgeschlagene Landeversuche. "Das Versagen bei diesen Landungen kann auf eine verzögerte oder zu geringe Körperrotation vor dem Aufsetzen zurückgeführt werden", schreiben die Forscher. Für eine erfolgreiche Deckenlandung mussten die Fliegen ihren Bauch umso mehr zur Decke gedreht haben, je größer ihre Aufwärtsgeschwindigkeit oder je geringer ihre Horizontalgeschwindigkeit war.

Großes Interesse an Robotern mit Fliegen-Fähigkeiten

Das Landemanöver geschieht sehr schnell, innerhalb von 60 Millisekunden. Auch beobachtete das Team um Cheng Rotationsbewegungen mit durchschnittlich 4000 Grad pro Sekunde, mit Spitzenwerten von 6000 Grad pro Sekunde. Dies sei "mehr als bei den Fluchtmanövern von Fruchtfliegen und Kolibris". Die Forscher vermuten, dass die Flugaktionen von einer Serie komplexer visueller und sensorischer Reize gelenkt werden, die die Fliegen beim Landeanflug empfangen. Während des Landemanövers führen die Fliegen vier bis acht Flügelschläge aus.

"Innerhalb eines Wimpernschlages können diese Fliegen ihren Körper komplett umdrehen und landen, was ziemlich spektakulär ist", sagt Jean-Michel Mongeau von der Pennsylvania State University, einer der beteiligten Forscher, in einer Pressemitteilung seiner Universität. "Es gibt ein großes Interesse daran, Roboter mit gleichen Fähigkeiten zu versehen."

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