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Der Robotvogel

Von / 31. März 2011 / 29 Kommentare
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Ich habe gerade ein unglaublich cooles Video eines Vogels gefunden – aber nicht irgendeines Vogels, sondern eines Robotvogels.

Der coole Roboter namens SmartBird (ich hätte ihn ja “Birdinator” oder “Cybird” genannt, wahrscheinlich gut, dass ich nicht im Marketing arbeite) wurde von der Firma Festo entwickelt. Im Flug sieht er fast genauso aus wie ein echter Vogel. Aus copyright-Gründen darf ich hier leider kein Bild reinstellen (nicht dass mich finstere Festo-Anwälte verklagen), deshalb gibt es nur zwei Links (solltet ihr euch unbedingt anschauen):

Hier findet ihr den Film auf der Festo-Seite.

Und hier ist die New-Scientist-Version – etwas kürzer, dafür mit Kommentar statt grottig schlechtem Elektro-Gedudel; allerdings müsst ihr einen kurzen Werbespot ertragen.

Nachtrag: Chris (danke schön) hat das Video jetzt bei Youtube gefunden:

Es gibt auch eine Begleitbroschüre, die ein paar technische Details verrät. Die Flügel schlagen nicht einfach nur auf und ab, sondern verderhen sich auch noch entlang ihrer Längsachse, so dass die Vorderkante beim Schlag nach oben nach oben zeigt, beim Schlag nach unten nach unten. Batterie, Motor und das übrige technische Gerümpel sind im Rumpf versteckt – bis auf den Steuercomputer, der wäre dann doch etwas zu groß und steht am Boden. (Die Torsion der Flügel wird aber anscheinend “on-board” gesteuert.)

In der Broschüre versteckt findet man allerdings auch Informationen, die zeigen, dass die Ähnlichkeit zum Vogelflug nicht ganz so groß ist, wie es auf den ersten Blick aussieht:

The tail of SmartBird also produces lift; it functions as both a pitch
elevator and a yaw rudder.
[Der Schwanz des Smartbird produziert auch Auftrieb; er fungiert sowohl als Höhen- als auch als Seitenruder.]

Das entspricht dann doch mehr dem Flug eines Flugzeugs – Vögel steuern auch Neigung und Kurvenflug vor allem mit den Flügeln (dank an Mike Habib von der Dino-Mailing-Liste für diesen Hinweis). Wer mehr wissen will, sollte den hervorragenden Kommentar von Ralf Schünemann unten lesen. (Dafür nochmal danke!)

Ein bisschen blauäugig scheint mir der Abschnitt über “possible fields of application”: da steht etwas über die Verwendung dieser Technik für Wasserkraftgeneratoren – die offensichtlichen (militärischen) Anwendungen bleiben unerwähnt; Militärs forschen ja ziemlich intensiv an sogenannten UAVs (unmanned aerial vehicle) und MAVs (micro aerial vehicle). Ein SmartBird als Spion oder unauffälliger Träger einer Mini-Bombe ist keine so schöne Vorstellung. Die wirklich coole Technik lässt also auch einen etwas bitteren Nachgeschmack zurück.

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Kommentare (29)

  1. #1 Dr. Webbaer
    31. März 2011

    Vor einigen Wochen ging der Militär-Kolibri durch die Medien:
    https://www.google.de/#hl=de&source=hp&q=drohne+kolibri+amerikanisches+milit%C3%A4r&aq=f&aqi=&aql=&oq=&fp=8963c6d5053c6fd0
    (eigentlich noch “cooler”)

    Es handelt sich hier technisch gesehen um sog. Miniatur-Flugdrohnen, deren zukünftige Anwendung im Militärischen liegen dürfte. Zukünftige Guerillakriege bspw. dürften unangenehm zu führen sein.

    MFG
    Dr. Webbaer

  2. #2 rolak
    31. März 2011

    Die von F erwähnte Verwertungsmöglichkeit beschreiben sie nur für die Linear+Dreh-Antriebstechnik, das Vögelchen als Demo für die Machbarkeit des Prinzips.
    Falls das Doppelcamouflage sein sollte: Mir wären derart getarnte Waffen auch zuwieder.

    Eigentlich erstaunlich daß gegenüber sonst diesmal aber auch garnichts mit der Haustechnik Pneumatik umgesetzt wurde…

  3. #3 TUri
    31. März 2011

    Festo ist sau cool 😀
    Ich habe grade erst eine Hausarbeit über den Bionik Handling Assistent ( https://www.festo.com/cms/de_corp/9655.htm ) mitgeschrieben. Die Sachen die sie Bauen sind vollig faszinierend. Und kann man nicht alles millitärisch nutzen?

  4. #4 Chris
    31. März 2011

    Hey,
    total cooles Spielzeug!
    So einen Flieger wollte ich eigentlich schon immer…
    Die Torsion der Flügel würde ich über einen krummen auf/ab-weg machen oder einen Stab der entsprechend dem Luftdruck und der Flügelhaut verdreht wird, also passiv.

    Eigentlich erstaunlich daß gegenüber sonst diesmal aber auch garnichts mit der Haustechnik Pneumatik umgesetzt wurde…

    Das wird wahrscheinlich zu schwer und die Druckluft muss auch irgendwo herkommen, entweder Flasche oder über einen Minikompressor. Da ist ein reiner Elektroantrieb denke ich einfacher.

    Und kann man nicht alles millitärisch nutzen?

    Klar. Das Militär ist außerdem schon lange richtig interessiert an Drohnen, da muss man mit rechnen wenn man sich mit sowas befasst.

  5. #5 Ralf Schünemann
    31. März 2011

    Als ehemaliges Mitglied der Arbeitsgruppe Biophysik des Tierfluges am zoologischen Institut der Universität Göttingen (Leitung Wolfram Zarnack, heute im Ruhestand) hatte ich Gelegenheit, einige Jahre lang an einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Wolfgang Send mitzuarbeiten. Herr Send (früher DLR Institut für Aeroelastik, Göttingen, im Ruhestand) ist beim SmartBird für “Dimensioning and scientific supervision” verantwortlich (Festo-Broschüre S. 8). Ich erlaube mir deshalb, mich an einigen (hoffentlich!) kurzen und knappen Antworten auf die von Ihnen aufgeworfenen Fragen zu versuchen:

    Die Flügel schlagen nicht einfach nur auf und ab, sondern verderhen sich auch noch entlang ihrer Längsachse, so dass die Vorderkante beim Schlag nach oben nach oben zeigt, beim Schlag nach unten nach unten.

    Was den Smartbird mit den Vögeln (und anderen flugfähigen Tieren) verbindet, ist , daß Auftrieb und Schub durch Drehschwingungen der Flügel erzeugt werden. Beim Starrflügelflugzeug werden diese Aufgaben durch getrennte Vorrichtungen, nämlich Triebwerk und Tragflächen, gelöst. Bei Hubschraubern sind Triebwerk und Tragfläche zwar vereinigt, führen jedoch keine Drehschwingungen aus, sondern rotieren.

    Genau genommen führen Tierflügel während des aktiven Fluges im Allgemeinen Drehschwingungen um drei Achsen aus. Die auffälligste davon ist der Schlag, der jedoch, für sich genommen, keinen Auftrieb oder Schub erzeugt. Der Schlag hat jedoch von allen FReiheitsgraden der Flügelbewegung die größte Amplitude. Durch den Schlag erzeugt das Tier die Strömung.

    Zur Erzeugung der Luftkräfte Auftrieb und Schub bedarf es zusätzlich der Drehung des Flügles um seine Längsachse, d.h. sehr grob vereinfacht, um die Gerade, die durch Flügelgelenk und Flügelspitze geht. Die Drehung bewirkt, daß der Flügel zu jeder Zeit so gegen die Strömung angestellt ist, daß die Strömung nicht abreisst und das im Mittel jeder Flügelschlagperiode die Luftkräfte ausreichen, um den Widerstand zu überwinden und die Schwerkraft auszugleichen.

    Der Ausdruck “Verdrehung” ist dabei etwas problematisch, da die Flügeldrehung nicht mit der Verwindung verwechselt werden darf. Tierflügel sind verwunden, weil die Bahngeschwindigkeit des Flügels nicht überall gleich ist, so daß ein Anstellwinkel, der in der Nähe des Gelenks aerodynamisch sinnvoll ist, an der Flügelspitze evtl. zum Strömungsabriss führt.

    Das Schwenken der Flügel, d.h. deren Bewegung in Richtung oder entgegen der Bewegungsrichtung des Tiers hat Einfluß auf den Wirkunsgrad. Bei großen Vögeln ist die Schwenkamplitude so klein, daß sie kaum wahrnehmbar ist, bei vielen Insekten und bei Fledertieren jedoch oft recht groß.

    Die Luftkräfte ergeben sich aus der Druckverteilung zwischen “Ober-” und “Unterseite” der Flügel. Beim Flugzeug ist die Druckverteilung auf den Tragflächen bei unbeschleunigtem Flug stationär, d.h. unabhängig von der Zeit. Bei Tieren dagegen ist die Druckverteilung wegen der Drehschwingungen der Flügel stets instationär, d.h. zeitabhängig. Dadurch ist der Tierflug theoretisch schwerer zu beschreiben und auch numerisch nicht so einfach zu modellieren wie der Flug eines Flugzeugs. Herr Send hat durch seine Arbeiten zur Berechnung der Druckverteilung im instationären Fall wesentlich zum Verständnis des aktiven Schwingenflugs der Tiere (nicht nur der Vögel) beigetragen.

    In der Broschüre versteckt findet man allerdings auch Informationen, die zeigen, dass die Ähnlichkeit zum Vogelflug nicht ganz so groß ist, wie es auf den ersten Blick aussieht:
    The tail of SmartBird also produces lift; it functions as both a pitch elevator and a yaw rudder. [Der Schwanz des Smartbird produziert auch Auftrieb; er fungiert sowohl als Höhen- als auch als Seitenruder.]
    Das entspricht dann doch mehr dem Flug eines Flugzeugs – Vögel steuern auch Neigung und Kurvenflug vor allem mit den Flügeln (dank an Mike Habib von der Dino-Mailing-Liste für diesen Hinweis).

    Das ist vollkommen richtig und den Entwicklern und Konstrukteuren des SmartBird wohlbekannt.

    Wenn der SmartBird über ein Leitwerk ähnlich dem eines Flugzeugs verfügt, so hat das vermutlich folgenden Grund: Um eine Kurve nach Rechts zu fliegen muß ein Vogel das Bewegungsmuster seiner Flügel so ändern, daß der vom linken Flügel erzeugte Schub größer ist als der vom rechten Flügel erzeugte Schub. Die Wendigkeit des Vogels wird um so größer sein, je unabhängiger die Flügel bewegt werden können, am größten dann, wenn beide Flügel völlig voneinander unabhängige Stellsysteme haben (dabei sind nicht alle Stellmuskeln auch Antriebsmuskeln). Die Animation auf der Festo-Website zeigt, daß beide Flügel einen gemeinsamen Antrieb haben, der über ein Getriebe wirkt. Wahrscheinlich erlaubt dieses Antriebsverfahren keine hinreichende Unabhängigkeit der Flügel, so daß die Maschine ein Leitwerk braucht.

    Hier zeigt sich das wesentliche Problem beim Bau eines Ornithopters: Man braucht Antriebs- und Stellelemente, die bei geringer Masse hinreichend große Auslenkungen und große Kräfte zur Verfügung stellen. Bislang sind die einzigen Antriebselemente, für die das wirklich zutrifft, die Flugmuskeln der Tiere.

    Daß die Möglichkeit der militärischen Nutzung in dem Prospekt nicht erwähnt wird, dürfte daran liegen, daß Herr Send diese nicht wünscht. Dies zeigt m.E. auch die Tatsache, daß der SmartBird im Hause Festo gebaut wurde. Wer einen Ornithopter bauen möchte und dabei auch an die militärische Nutzung denkt, kann ohne allzu große Mühe Mittel z.B. von der DARPA einwerben.

    Leider ist dieser Beitrag doch recht lang geworden. Fluidmechanisch vorbelastete Leser mögen mir verzeihen, wenn ich zu viel selbstverständliches aufgelistet habe. Aber vielleicht findet sich ja auch ein Leser, dem das alles neu ist.

    Im übrigen kann ich nur die gleiche Entschuldigung anführen, die auch wesentlich bessere Autoren als ich verwendet haben:

    “Entschuldigen Sie, dass ich Ihnen einen langen Brief schreibe, für einen kurzen habe ich keine Zeit.”

    –

    – Rousseau, Goethe, Marx, oder Mark Twain (hab’ ich noch jemand vergessen?).

  6. #6 Ralf Schünemann
    31. März 2011

    Als ehemaliges Mitglied der Arbeitsgruppe Biophysik des Tierfluges am zoologischen Institut der Universität Göttingen (Leitung Wolfram Zarnack, heute im Ruhestand) hatte ich Gelegenheit, einige Jahre lang an einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Wolfgang Send mitzuarbeiten. Herr Send (früher DLR Institut für Aeroelastik, Göttingen, im Ruhestand) ist beim SmartBird für “Dimensioning and scientific supervision” verantwortlich (Festo-Broschüre S. 8). Ich erlaube mir deshalb, mich an einigen (hoffentlich!) kurzen und knappen Antworten auf die von Ihnen aufgeworfenen Fragen zu versuchen:

    Die Flügel schlagen nicht einfach nur auf und ab, sondern verderhen sich auch noch entlang ihrer Längsachse, so dass die Vorderkante beim Schlag nach oben nach oben zeigt, beim Schlag nach unten nach unten.

    Was den Smartbird mit den Vögeln (und anderen flugfähigen Tieren) verbindet, ist , daß Auftrieb und Schub durch Drehschwingungen der Flügel erzeugt werden. Beim Starrflügelflugzeug werden diese Aufgaben durch getrennte Vorrichtungen, nämlich Triebwerk und Tragflächen, gelöst. Bei Hubschraubern sind Triebwerk und Tragfläche zwar vereinigt, führen jedoch keine Drehschwingungen aus, sondern rotieren.

    Genau genommen führen Tierflügel während des aktiven Fluges im Allgemeinen Drehschwingungen um drei Achsen aus. Die auffälligste davon ist der Schlag, der jedoch, für sich genommen, keinen Auftrieb oder Schub erzeugt. Der Schlag hat jedoch von allen FReiheitsgraden der Flügelbewegung die größte Amplitude. Durch den Schlag erzeugt das Tier die Strömung.

    Zur Erzeugung der Luftkräfte Auftrieb und Schub bedarf es zusätzlich der Drehung des Flügles um seine Längsachse, d.h. sehr grob vereinfacht, um die Gerade, die durch Flügelgelenk und Flügelspitze geht. Die Drehung bewirkt, daß der Flügel zu jeder Zeit so gegen die Strömung angestellt ist, daß die Strömung nicht abreisst und das im Mittel jeder Flügelschlagperiode die Luftkräfte ausreichen, um den Widerstand zu überwinden und die Schwerkraft auszugleichen.

    Der Ausdruck “Verdrehung” ist dabei etwas problematisch, da die Flügeldrehung nicht mit der Verwindung verwechselt werden darf. Tierflügel sind verwunden, weil die Bahngeschwindigkeit des Flügels nicht überall gleich ist, so daß ein Anstellwinkel, der in der Nähe des Gelenks aerodynamisch sinnvoll ist, an der Flügelspitze evtl. zum Strömungsabriss führt.

    Das Schwenken der Flügel, d.h. deren Bewegung in Richtung oder entgegen der Bewegungsrichtung des Tiers hat Einfluß auf den Wirkunsgrad. Bei großen Vögeln ist die Schwenkamplitude so klein, daß sie kaum wahrnehmbar ist, bei vielen Insekten und bei Fledertieren jedoch oft recht groß.

    Die Luftkräfte ergeben sich aus der Druckverteilung zwischen “Ober-” und “Unterseite” der Flügel. Beim Flugzeug ist die Druckverteilung auf den Tragflächen bei unbeschleunigtem Flug stationär, d.h. unabhängig von der Zeit. Bei Tieren dagegen ist die Druckverteilung wegen der Drehschwingungen der Flügel stets instationär, d.h. zeitabhängig. Dadurch ist der Tierflug theoretisch schwerer zu beschreiben und auch numerisch nicht so einfach zu modellieren wie der Flug eines Flugzeugs. Herr Send hat durch seine Arbeiten zur Berechnung der Druckverteilung im instationären Fall wesentlich zum Verständnis des aktiven Schwingenflugs der Tiere (nicht nur der Vögel) beigetragen.

    In der Broschüre versteckt findet man allerdings auch Informationen, die zeigen, dass die Ähnlichkeit zum Vogelflug nicht ganz so groß ist, wie es auf den ersten Blick aussieht:
    The tail of SmartBird also produces lift; it functions as both a pitch elevator and a yaw rudder. [Der Schwanz des Smartbird produziert auch Auftrieb; er fungiert sowohl als Höhen- als auch als Seitenruder.]
    Das entspricht dann doch mehr dem Flug eines Flugzeugs – Vögel steuern auch Neigung und Kurvenflug vor allem mit den Flügeln (dank an Mike Habib von der Dino-Mailing-Liste für diesen Hinweis).

    Das ist vollkommen richtig und den Entwicklern und Konstrukteuren des SmartBird wohlbekannt.

    Wenn der SmartBird über ein Leitwerk ähnlich dem eines Flugzeugs verfügt, so hat das vermutlich folgenden Grund: Um eine Kurve nach Rechts zu fliegen muß ein Vogel das Bewegungsmuster seiner Flügel so ändern, daß der vom linken Flügel erzeugte Schub größer ist als der vom rechten Flügel erzeugte Schub. Die Wendigkeit des Vogels wird um so größer sein, je unabhängiger die Flügel bewegt werden können, am größten dann, wenn beide Flügel völlig voneinander unabhängige Stellsysteme haben (dabei sind nicht alle Stellmuskeln auch Antriebsmuskeln). Die Animation auf der Festo-Website zeigt, daß beide Flügel einen gemeinsamen Antrieb haben, der über ein Getriebe wirkt. Wahrscheinlich erlaubt dieses Antriebsverfahren keine hinreichende Unabhängigkeit der Flügel, so daß die Maschine ein Leitwerk braucht.

    Hier zeigt sich das wesentliche Problem beim Bau eines Ornithopters: Man braucht Antriebs- und Stellelemente, die bei geringer Masse hinreichend große Auslenkungen und große Kräfte zur Verfügung stellen. Bislang sind die einzigen Antriebselemente, für die das wirklich zutrifft, die Flugmuskeln der Tiere.

    Daß die Möglichkeit der militärischen Nutzung in dem Prospekt nicht erwähnt wird, dürfte daran liegen, daß Herr Send diese nicht wünscht. Dies zeigt m.E. auch die Tatsache, daß der SmartBird im Hause Festo gebaut wurde. Wer einen Ornithopter bauen möchte und dabei auch an die militärische Nutzung denkt, kann ohne allzu große Mühe Mittel z.B. von der DARPA einwerben.

    Leider ist dieser Beitrag doch recht lang geworden. Fluidmechanisch vorbelastete Leser mögen mir verzeihen, wenn ich zu viel selbstverständliches aufgelistet habe. Aber vielleicht findet sich ja auch ein Leser, dem das alles neu ist.

    Im übrigen kann ich nur die gleiche Entschuldigung anführen, die auch wesentlich bessere Autoren als ich verwendet haben:

    “Entschuldigen Sie, dass ich Ihnen einen langen Brief schreibe, für einen kurzen habe ich keine Zeit.”

    –

    – Rousseau, Goethe, Marx, oder Mark Twain (hab’ ich noch jemand vergessen?).

  7. #7 MartinB
    31. März 2011

    @Turi
    Natürlich kann man alles militärisch nutzen. Trotzdem wäre mir persönlich vermutlich unwohl, wenn ich so einen coolen Cybird gebaut hätte und dann erfahre, dass den jemand zum Bombentransport einsetzt. Ich finde schon, dass man sich als Wissenschaftler auch über solche Fragen Gedanken machen sollte – wenn man für sich selbst entscheidet, dass das für einen so in Ordnung geht, kann ich das akzeptieren, aber ignorieren sollte man das nicht.

    @Chris
    In der Broschüre (siehe den link) steht ein bisschen mehr, wie die Torsion funktioniert.

  8. #8 celsus
    31. März 2011

    Es geht bei der Aktion ja weniger um den Vogel selbst. Festo hat vorher auch ähnlich interessante Projekte umgesetzt, zum Beispiel die fliegende Qualle oder die Pinguine oder Wale(?), zu Wasser und Luft, die sogar miteinander kommunizieren.
    Das sind einerseits Machbarkeitsstudien, bei denen die Ingenieure neue Techniken erforschen, andererseits wirbt Festo so natürlich auch für die eigene Technikkompetenz. Die erworbenen Erkenntnisse werden dann vermutlich in ganz anderen Projekten zum Einsatz kommen.

    Dürfte als Ingenieur auf jeden Fall ein interessanter Arbeitsplatz sein.

  9. #9 Ralf Schünemann
    31. März 2011

    Als ehemaliges Mitglied der Arbeitsgruppe Biophysik des Tierfluges am zoologischen Institut der Universität Göttingen (Leitung Wolfram Zarnack, heute im Ruhestand) hatte ich Gelegenheit, einige Jahre lang an einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Wolfgang Send mitzuarbeiten. Herr Send (früher DLR Institut für Aeroelastik, Göttingen, im Ruhestand) ist beim SmartBird für “Dimensioning and scientific supervision” verantwortlich (Festo-Broschüre S. 8). Ich erlaube mir deshalb, mich an einigen (hoffentlich!) kurzen und knappen Antworten auf die von Ihnen aufgeworfenen Fragen zu versuchen:

    Die Flügel schlagen nicht einfach nur auf und ab, sondern verderhen sich auch noch entlang ihrer Längsachse, so dass die Vorderkante beim Schlag nach oben nach oben zeigt, beim Schlag nach unten nach unten.

    Was den Smartbird mit den Vögeln (und anderen flugfähigen Tieren) verbindet, ist , daß Auftrieb und Schub durch Drehschwingungen der Flügel erzeugt werden. Beim Starrflügelflugzeug werden diese Aufgaben durch getrennte Vorrichtungen, nämlich Triebwerk und Tragflächen, gelöst. Bei Hubschraubern sind Triebwerk und Tragfläche zwar vereinigt, führen jedoch keine Drehschwingungen aus, sondern rotieren.

    Genau genommen führen Tierflügel während des aktiven Fluges im Allgemeinen Drehschwingungen um drei Achsen aus. Die auffälligste davon ist der Schlag, der jedoch, für sich genommen, keinen Auftrieb oder Schub erzeugt. Der Schlag hat jedoch von allen FReiheitsgraden der Flügelbewegung die größte Amplitude. Durch den Schlag erzeugt das Tier die Strömung.

    Zur Erzeugung der Luftkräfte Auftrieb und Schub bedarf es zusätzlich der Drehung des Flügles um seine Längsachse, d.h. sehr grob vereinfacht, um die Gerade, die durch Flügelgelenk und Flügelspitze geht. Die Drehung bewirkt, daß der Flügel zu jeder Zeit so gegen die Strömung angestellt ist, daß die Strömung nicht abreisst und das im Mittel jeder Flügelschlagperiode die Luftkräfte ausreichen, um den Widerstand zu überwinden und die Schwerkraft auszugleichen.

    Der Ausdruck “Verdrehung” ist dabei etwas problematisch, da die Flügeldrehung nicht mit der Verwindung verwechselt werden darf. Tierflügel sind verwunden, weil die Bahngeschwindigkeit des Flügels nicht überall gleich ist, so daß ein Anstellwinkel, der in der Nähe des Gelenks aerodynamisch sinnvoll ist, an der Flügelspitze evtl. zum Strömungsabriss führt.

    Das Schwenken der Flügel, d.h. deren Bewegung in Richtung oder entgegen der Bewegungsrichtung des Tiers hat Einfluß auf den Wirkunsgrad. Bei großen Vögeln ist die Schwenkamplitude so klein, daß sie kaum wahrnehmbar ist, bei vielen Insekten und bei Fledertieren jedoch oft recht groß.

    Die Luftkräfte ergeben sich aus der Druckverteilung zwischen “Ober-” und “Unterseite” der Flügel. Beim Flugzeug ist die Druckverteilung auf den Tragflächen bei unbeschleunigtem Flug stationär, d.h. unabhängig von der Zeit. Bei Tieren dagegen ist die Druckverteilung wegen der Drehschwingungen der Flügel stets instationär, d.h. zeitabhängig. Dadurch ist der Tierflug theoretisch schwerer zu beschreiben und auch numerisch nicht so einfach zu modellieren wie der Flug eines Flugzeugs. Herr Send hat durch seine Arbeiten zur Berechnung der Druckverteilung im instationären Fall wesentlich zum Verständnis des aktiven Schwingenflugs der Tiere (nicht nur der Vögel) beigetragen.

    In der Broschüre versteckt findet man allerdings auch Informationen, die zeigen, dass die Ähnlichkeit zum Vogelflug nicht ganz so groß ist, wie es auf den ersten Blick aussieht:
    The tail of SmartBird also produces lift; it functions as both a pitch elevator and a yaw rudder. [Der Schwanz des Smartbird produziert auch Auftrieb; er fungiert sowohl als Höhen- als auch als Seitenruder.]
    Das entspricht dann doch mehr dem Flug eines Flugzeugs – Vögel steuern auch Neigung und Kurvenflug vor allem mit den Flügeln (dank an Mike Habib von der Dino-Mailing-Liste für diesen Hinweis).

    Das ist vollkommen richtig und den Entwicklern und Konstrukteuren des SmartBird wohlbekannt.

    Wenn der SmartBird über ein Leitwerk ähnlich dem eines Flugzeugs verfügt, so hat das vermutlich folgenden Grund: Um eine Kurve nach Rechts zu fliegen muß ein Vogel das Bewegungsmuster seiner Flügel so ändern, daß der vom linken Flügel erzeugte Schub größer ist als der vom rechten Flügel erzeugte Schub. Die Wendigkeit des Vogels wird um so größer sein, je unabhängiger die Flügel bewegt werden können, am größten dann, wenn beide Flügel völlig voneinander unabhängige Stellsysteme haben (dabei sind nicht alle Stellmuskeln auch Antriebsmuskeln). Die Animation auf der Festo-Website zeigt, daß beide Flügel einen gemeinsamen Antrieb haben, der über ein Getriebe wirkt. Wahrscheinlich erlaubt dieses Antriebsverfahren keine hinreichende Unabhängigkeit der Flügel, so daß die Maschine ein Leitwerk braucht.

    Hier zeigt sich das wesentliche Problem beim Bau eines Ornithopters: Man braucht Antriebs- und Stellelemente, die bei geringer Masse hinreichend große Auslenkungen und große Kräfte zur Verfügung stellen. Bislang sind die einzigen Antriebselemente, für die das wirklich zutrifft, die Flugmuskeln der Tiere.

    Daß die Möglichkeit der militärischen Nutzung in dem Prospekt nicht erwähnt wird, dürfte daran liegen, daß Herr Send diese nicht wünscht. Dies zeigt m.E. auch die Tatsache, daß der SmartBird im Hause Festo gebaut wurde. Wer einen Ornithopter bauen möchte und dabei auch an die militärische Nutzung denkt, kann ohne allzu große Mühe Mittel z.B. von der DARPA einwerben.

    Leider ist dieser Beitrag doch recht lang geworden. Fluidmechanisch vorbelastete Leser mögen mir verzeihen, wenn ich zu viel selbstverständliches aufgelistet habe. Aber vielleicht findet sich ja auch ein Leser, dem das alles neu ist.

    Im übrigen kann ich nur die gleiche Entschuldigung anführen, die auch wesentlich bessere Autoren als ich verwendet haben:

    “Entschuldigen Sie, dass ich Ihnen einen langen Brief schreibe, für einen kurzen habe ich keine Zeit.”

    –

    – Rousseau, Goethe, Marx, oder Mark Twain (hab’ ich noch jemand vergessen?).

  10. #10 celsus
    31. März 2011

    @Ralf Schünemann
    Hochinteressante Zusatzinformationen. Und gewiss nicht zu lang. Dankeschön.

  11. #11 binE
    1. April 2011

    In letzter Zeit werde ich immer wieder mit dem Problem der militaerischen Verwendbarkeit von wissenschaftlichen Erkenntnissen konfrontiert. Nicht unbedingt in meiner eigenen Forschung, sondern wenn ich mich mit Kollegen unterhalte, die vom US-Militaer bzw. vom deutschen Verteidigungsministerium gefoerdert werden. Dabei geht es um banale Dinge wie den Reibungswiderstand von Schiffsruempfen zu verringern (auch zivil interessant), aber auch um die Entwicklung von biologisch inspirierten Drohnen.

    Ich frage, mich, ob ich wirklich so viel Rueckgrat haette, einen Antrag abzulehnen, der mir 5 Jahre Forschung (und damit das Brot) finanziert. Ich war zum Glueck noch nie in so einer Situation und hoffe, ich komme auch nie in so eine. Aber angesichts der miesen Foerderungslage – kann man sich da das ‘Nein’ leisten? Oder ist das nur eine Rechtfertigung vor dem eigenen Gewissen, so nach der Art “wenn ich es nicht mache, macht es ein anderer und von irgendwas muss ich leben”. Gerade als Deutscher macht man sich da auch mehr Gedanken als die Amerikaner* und ich gestehe, ich habe da auch noch keine Haltung dazu. Ich finde Kriege widerlich und wuerde mich selbst als unbedingten Pazifisten beschreiben. Aber ich kann auch die Argumente meiner Kollegen verstehen, die durch eine Foerderung vom Militaer neue Erkenntnisse (unabhaengig vom militaerischen Nutzen) gewinnen koennen.

    So gesehen finde ich Festo weder blauaegig noch zynisch wenn sie die zivile Anwendung beschreiben und die militaerische weglassen. Festos Produkte koennen regulaer gekauft werden und wurden nicht durch das Militaer gefoerdert. So sind sie fuer jedermann zu haben, ganz im Gegensatz zu Drohnen, die in militaer-gefoerderten Projekten entwickelt werden. Gerade fuer autonome Drohnen sehe ich so viele zivile Anwendungen, daher ist es nur zu begruessen, dass solche von unabhaengigen Firmen entwickelt werden. Danke auch an Ralf Schuenemann fuer die Info, dass Herr Send keine militaerische Nutzung wuenscht! Das ist echt lobenswert, denn leider verdient man als Firma gerade am Militaer sehr viel mehr als z.B. an der Feuerwehr (die die Drohnen durchaus auch einsetzen koennten, z.B. um die Lage bei gefaehrlichen Braenden auszukundschaften)

    *Im letzten Unijournal meiner Uni (USA) wurde da gar kein Geheimnis daraus gemacht: “How (this research) can help us find bin Laden.” war der Titel und der Text beschrieb “Imagine a drone that could navigate its way through the caves in […] Afghanistan, hunting down enemy combatants.” Dieser Satz ist auf Wunsch der Wissenschaftler entschaerft worden (denen ihr Dilemma sehr bewusst ist), die Originalversion war wohl noch drastischer.

  12. #12 Dr. Webbaer
    1. April 2011

    Nachtragend hier noch der Verweis auf ein Video mit der o. g. Kolibri-Drohne:
    https://www.hornoxe.com/kolibri-drohne/

    Die Anforderungslage war – grob formuliert – Hauskampffähigkeit.

    Wenn man bedenkt, wie die Gefahrenabwehr (a.k.a. Anti-Terrorismus) und die Kriegsführung mit diesen Drohnen, die noch wesentlich weiter miniaturisiert werden können, aussehen könnte – oder gar wenn Terroristen damit Attentate verüben…

    MFG
    Dr. Webbaer

    PS: Drohnen für den Hausgebrauch gibt es für Private natürlich auch heute schon zu kaufen. – Die kann man bspw. über seinem Grundstück kreisen lassen, wenn man lustig ist. – Erschwinglich!

  13. #13 MartinB
    1. April 2011

    @Ralf Schünemann
    Danke für den tollen und ausführlichen Kommentar mit den Zusatzerklärungen zur Flugmechanik (hab ich oben im Artikel auch verlinkt). Die Sache mit dem Schwanz als Ruder wollte ich im wesentlichen auch für diejenigen erlären, die jetzt denken, man könne den Vogelflug exakt nachbauen – dass die Festo-Ingenieure das selbst verstehen, wollte ich nicht anzweifeln, und wahrscheinlich ist es die Marketing-Abteilung, die das nicht so deutlich sagen möchte.

    Vielleicht haben Sie ja sogar eine Antwort auf eine Frage, die in der Broschüre nicht angesprochen wurde (oder ich hab’s überlesen): Bei welchen Windstärken kann der SmartBird denn noch fliegen?

    Was die militärische Verwertbarkeit angeht – ich habe kein Problem damit, dass jemand Dinge erforscht, die sich militärisch nutzen lassen. (Davon hat mich vor knapp 20 Jahren ein langes Gespräch mit einem israelischen Mathematiker kuriert.) Ich denke nur, man sollte sich dieser Fragen bewusst sein und nicht so tun, als gäbe es so etwas nicht.

  14. #14 Ralf Schünemann
    1. April 2011

    @MartinB

    Bei welchen Windstärken kann der SmartBird denn noch fliegen?

    Leider kann ich diese Frage nicht beantworten. Man kann sie in zwei Teilfragen zerlegen:

    1. Ab welcher Windgeschwindigkeit kommt es im Gleitflug unvermeidlich zum Strömungsabriss?

    2. Ab welcher Windgeschindigkeit wird der SmartBird manövrierunfähig?

    Um Antwort auf Teilfrage 1 geben zu können, muß man das Flügelprofil kennen, um Teilfrage 2 zu beantworten, muß die Antriebsleistung bekannt sein. Zur Zeit steht mir über beides keine Information zur Verfügung. Ich hoffe jedoch, in der kommenden Woche auf der Hannovermesse im Gespräch mit Herrn Send und den Ingenieuren der Firma Festo Antwort auf diese und weitere Fragen zu bekommen.

    Was die militärische Verwertbarkeit angeht – ich habe kein Problem damit, dass jemand Dinge erforscht, die sich militärisch nutzen lassen. (Davon hat mich vor knapp 20 Jahren ein langes Gespräch mit einem israelischen Mathematiker kuriert.) Ich denke nur, man sollte sich dieser Fragen bewusst sein und nicht so tun, als gäbe es so etwas nicht.

    Dem stimme ich zu.

  15. #15 Ralf Schünemann
    1. April 2011

    @MartinB

    Bei welchen Windstärken kann der SmartBird denn noch fliegen?

    Leider kann ich diese Frage nicht beantworten. Man kann sie in zwei Teilfragen zerlegen:

    1. Ab welcher Windgeschwindigkeit kommt es im Gleitflug unvermeidlich zum Strömungsabriss?

    2. Ab welcher Windgeschindigkeit wird der SmartBird manövrierunfähig?

    Um Antwort auf Teilfrage 1 geben zu können, muß man das Flügelprofil kennen, um Teilfrage 2 zu beantworten, muß die Antriebsleistung bekannt sein. Zur Zeit steht mir über beides keine Information zur Verfügung. Ich hoffe jedoch, in der kommenden Woche auf der Hannovermesse im Gespräch mit Herrn Send und den Ingenieuren der Firma Festo Antwort auf diese und weitere Fragen zu bekommen.

    Was die militärische Verwertbarkeit angeht – ich habe kein Problem damit, dass jemand Dinge erforscht, die sich militärisch nutzen lassen. (Davon hat mich vor knapp 20 Jahren ein langes Gespräch mit einem israelischen Mathematiker kuriert.) Ich denke nur, man sollte sich dieser Fragen bewusst sein und nicht so tun, als gäbe es so etwas nicht.

    Dem stimme ich zu.

  16. #16 Ralf Schünemann
    1. April 2011

    @MartinB

    Bei welchen Windstärken kann der SmartBird denn noch fliegen?

    Leider kann ich diese Frage nicht beantworten. Man kann sie in zwei Teilfragen zerlegen:

    1. Ab welcher Windgeschwindigkeit kommt es im Gleitflug unvermeidlich zum Strömungsabriss?

    2. Ab welcher Windgeschindigkeit wird der SmartBird manövrierunfähig?

    Um Antwort auf Teilfrage 1 geben zu können, muß man das Flügelprofil kennen, um Teilfrage 2 zu beantworten, muß die Antriebsleistung bekannt sein. Zur Zeit steht mir über beides keine Information zur Verfügung. Ich hoffe jedoch, in der kommenden Woche auf der Hannovermesse im Gespräch mit Herrn Send und den Ingenieuren der Firma Festo Antwort auf diese und weitere Fragen zu bekommen.

    Was die militärische Verwertbarkeit angeht – ich habe kein Problem damit, dass jemand Dinge erforscht, die sich militärisch nutzen lassen. (Davon hat mich vor knapp 20 Jahren ein langes Gespräch mit einem israelischen Mathematiker kuriert.) Ich denke nur, man sollte sich dieser Fragen bewusst sein und nicht so tun, als gäbe es so etwas nicht.

    Dem stimme ich zu.

  17. #17 MartinB
    1. April 2011

    @Ralf Schünemann
    Danke für die Infos – wenn Sie was rausbekommen, können Sie es ja hier erzählen.

  18. #18 BreitSide
    1. April 2011

    :-)))

  19. #19 edlonle
    2. April 2011

    Ich habe gerade gestern mit zwei Kollegen darüber gesprochen. Wir haben ein bisschen mit Festo zu tun…Ich hatte auf einer der letzten Messen auch Cyquallen von Festo gesehen, ein großes rundes Becken mit künstlichen Quallen die noch aus zehn Metern Entfernung täuschend echt aussahen. Auch mal eine Mannshohe Robospinne.

    Einer meiner Kollegen meinte, ein cooler Chef einer der Lehrwerkstätten würde lauter solche Projekte mitbringen und in’s Leben rufen die dann zusammen mit den Entwicklungslaboren zur Perfektion weiterentwickelt würden. Das ist echt ‘ne klasse Firma.

    Ich selber hab auch mal an einem Projekt für Festo (als Externer) an einem solchen Projekt mitgewirkt. Eine Maschine in der mehrere Bus-Systeme miteinander kommuniziert haben, meine Aufgabe waren Leuchttafeln die gesteuert, verschiedene Zustände der gesamten Anlage bezeichnet haben. Hat Spaß gemacht.

  20. #20 edlonle
    2. April 2011

    @Ralf Schünemann:

    Ich hoffe jedoch, in der kommenden Woche auf der Hannovermesse im Gespräch mit Herrn Send und den Ingenieuren der Firma Festo Antwort auf diese und weitere Fragen zu bekommen.

    Festo ist mit zwei Ständen in Halle 17 (A12, C48) und einem in Halle 15 (D07) vertreten. Wir, vhf, sind in Halle 17 C 39. Wir sind also sehr nahe an Festo in der Halle. Wenn Du Lust hast komm auf einen Kaffe bei uns am Stand vorbei. Meine Initialien sind AE, würd mich freuen mal einen sb-comunity member irl zu begegnen.

  21. #21 edlonle
    2. April 2011

    ich muss leider nochmal meine Senftube öffnen:

    Was die militärische Verwertbarkeit angeht – ich habe kein Problem damit, dass jemand Dinge erforscht, die sich militärisch nutzen lassen. (Davon hat mich vor knapp 20 Jahren ein langes Gespräch mit einem israelischen Mathematiker kuriert.) Ich denke nur, man sollte sich dieser Fragen bewusst sein und nicht so tun, als gäbe es so etwas nicht.

    dabei gibt es für mich jedoch eine Grenze, die nicht überschritten werden darf:
    Die damalige Udssr hat bei Ihrer militärischen Intervention in Afganistan auch Bomben abgeworfen mit denen Kinderspielzeug mit Sprengsätzen in den ländlichen Gegenden abgeworfen wurden. Ein kleiner Teddybär der, wenn einer seiner Arme bewegt wird, einem damit spielenden Kind den Arm abreißt. Spielzeugautos, Puppen und sonstiges Spielzeug zu entwickeln und am Reißbrett einen Sprengsatz einzeichnen find’ ich eine abscheuliche Vorstellung. Ich hoffe ich finde die Quelle noch….

  22. #22 MartinB
    2. April 2011

    @edlonle
    Waffen, die speziell darauf abzielen, Zivilisten und insbesondere Kinder zu töten, sind für mich einfach nur Terrorismus, egal, wer sie einsetzt. Wer sowas tut, muss seine Menschlichkeit schon ziemlich weit vergessen können.

    Weniger unerfreulich: Die Robospinne klingt auch cool.

  23. #23 black|ce-
    2. April 2011

    wenns die roboeulen edition wie in der urfassung von “kampf der titanen” gibt, schlag ich zu! 😀

  24. #24 Chris
    3. April 2011

    Bau doch einfach dieses Video ein:

    sprich den Embedded Code:

  25. #25 MartinB
    4. April 2011

    @Chris
    Danke für den Tipp!

  26. #26 Kristof
    12. April 2011

    Nein militärische Zwecke sind da nicht verfolgt – natürlich kommt der Gedanke auf – trotzdem wurde dieser nicht verfolgt.
    Die aktive Torsion ist wesentlich und ohne die korrekte Ansteuerung fliegt der Smartbird erheblich schlechter. Trotzdem wird alles on-board berechnet – extern kann man nur alles überwachen bzw. eingreifen.
    Der Flug ist allerdings in der Tat recht vogelähnlich – die links/rechts Steuerung ist auch nur über die Flächen möglich!

  27. #27 MartinB
    13. April 2011

    @Kristof
    Verstehe ich schon, dass die Leute das nicht verfolgt haben – trotzdem ist die Idee so naheliegend, dass man meiner Ansicht nach einen Gedanken darauf verwenden sollte, wenn man sowas baut. Haben die Leute ja vielleicht auch gemacht und nur nicht laut rumerzählt – aber als unabhängiger Schreiber finde ich schon, dass ich darauf hinweisen darf und sollte.
    Ja, die Steuerung rechts/links und die aktive Torsion ist extrem beeindruckend.

  28. #28 Kristof
    13. April 2011

    @MartinB
    Ja wenn die Gedanken erstmal da sind lassen sich diese nicht mehr stoppen.
    Aber die Gedanken waren zumindest nicht im Projekt dabei – ich bin einer der Projektbeteiligten und habe zumindest nichts mitbekommen 😉

  29. #29 MartinB
    13. April 2011

    @Kristof
    Hm, finde ich schon erstaunlich – das Militär forscht ja schon lange an sowas – dass Ihr daran gar nicht gedacht habt. Dass Festo keine militärischen Ziele verfolgt, ist klar, und dass sie es vielleicht auch gar nicht gern sähen, wenn sowas passiert, akzeptiere ich auch. Aber als jemand, der neue Dinge entwickelt, muss man sich doch schon auch mit dem möglichen Missbrauch auseinandersetzen – ich muss mich ja auch fragen, ob von mir vielleicht mal erfundene Werkstoffe militärischen Nutzen haben und ob ich damit klarkäme.