Die Forscher der japanischen Keio University vergleichen ihren Begleitroboter in Form eines schwebenden Wals mit Tinkerbell, der kleinen fliegenden Fee in Disneys Peter Pan. Gedacht ist der mit Helium gefüllte Flugroboter für Innenräume. Da der Soft Floating Robot (SFR) ohne lauten Propellerantrieb auskommt, schwebt er leise in der Gegend herum, um etwa seine Nutzer an Termine zu erinnern, beim Lernen zu helfen und mit ihnen zu tanzen.

Mini-Zeppelin mit Schlagflügeln

Der SFR der japanischen Wissenschaftler besteht aus einer heliumgefüllten Hülle und erinnert an einen fliegenden Mini-Wal in der Art eines Zeppelins. Der Auftrieb wird über schlagende Flossen realisiert, die zugleich als Steuerung dienen. Dieses Flug-Antriebskonzept hat zwei entscheidende Vorteile: Es arbeitet leise und benötigt wenig Energie. Das Konzept steht dabei ganz im Gegensatz zu Quadrokoptern, die mit ihren lärmenden Propellern ordentlich Energie zum Fliegen benötigen, als Begleitroboter in der heimischen Umgebung zu laut sind und sprichwörtlich zu „viel Wind machen“.

Die Schlagflügel des SFR bestehen aus Kohlefaser, um den Roboter so leicht wie möglich zu halten, damit das Helium im Inneren des Körpers den Flugroboter in der Schwebe halten kann. Etwa ein Liter Helium kann ein Gramm tragen. Die Schlagflügel werden über eine Steuerungselektronik von leichten Mikro-Servos angetrieben. Ein kompakter Lithium-Ionen-Akku sorgt für die nötige Energie. Die Schlagflügel erzeugen über einen symmetrischen Flügelschlag für den nötigen Vortrieb. Asymmetrische Flügelbewegungen lassen den SFR im Raum manövrieren. Die Steuerung erfolgt dabei sehr genau.

Die knappe Energie würde die Fähigkeiten als Begleitroboter, der Aufgaben erledigen soll, einschränken. Deshalb haben die Wissenschaftler die komplette Datenverarbeitung ausgelagert. Rechenintensive Prozesse werden einfach an externe Systeme übertragen und dort verarbeitet. So kann der Roboter seinen Benutzer an Termine erinnern oder wecken, indem er ihn leicht anstupst. Die Hauptaufgabe des SFR besteht allerdings mehr darin, dass sich der Nutzer wohlfühlt. Der Floating Robot kann sich frei im Raum bewegen, auf Augenhöhe des Nutzers, über seinen Kopf schweben und in Bodennähe aufhalten. Der Roboter erreicht so Stellen, die für beräderte Roboter nicht zugänglich sind. Dadurch ist es auch möglich, dass der Flugroboter mit seinen Benutzern tanzen kann.

Haptische Interaktion

Um die Sicherheit der Anwender nicht zu gefährden, besitzt der SFR allerdings kein ausgeklügeltes Sicherheitssystem. Das Sicherheitskonzept ist allein sein weicher Körper. Stößt er mit einem Menschen zusammen, kann er ihn aufgrund seiner weichen, nachgiebigen Körperstruktur nicht verletzen. In gewissem Maße ist die haptische Interaktion zwischen dem Menschen und dem SFR auch erwünscht und Teil des Konzepts eines emotionalen Begleitroboters. Der Roboter kann durch Berührungen mit dem Nutzer kommunizieren, indem er ihn etwa durch eine Berührung darauf hinweist, mal eine Pause zu machen.

Bei dem von den Forschern entwickelten SFR handelt es sich um einen ersten Prototyp. Die Wissenschaftler können den Roboter mit unterschiedlichen Antriebskonzepten ausstatten, darunter oszillierende fischartige Schwänze, propellerlose Mikrogebläse und von Quallen inspirierte Aktuatoren. Die Forscher sind der Ansicht, dass solche SFRs als emotionale Begleiter, Ambiente-Assistenten und Haushaltshelfer eingesetzt werden können. Insofern ist der Vergleich zu Tinkerbell wohl berechtigt.

(olb)