MIT heeft een nieuwe robot gemaakt die net als een papegaaiduiker kan vliegen én zwemmen.

Sommige vogels doen het moeiteloos: het ene moment duiken ze diep in de oceaan naar een vis, het volgende moment vliegen ze weer hoog in de lucht. Ingenieurs van het MIT en EPFL hebben nu een robot gebouwd die dezelfde overgang maakt. Ze publiceerden erover in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Lees ook:

• Deze vreemde robot trotseert moeilijk terrein en beklimt muren
• Deze gevleugelde robot landt als een vogel
• Deze onderwaterdrone kan ook in ruig water ‘zwemmen’

Als een torpedo

De papegaaiduiker is een van de ongeveer honderd vogelsoorten die zowel kunnen vliegen als duiken. Dat is een fascinerend schouwspel om te zien. Met topsnelheid stort hij naar beneden en dringt als een torpedo door het wateroppervlak heen.

Daar gebruikt hij zijn krachtige vleugels om door een school vissen te razen met zijn snavel wijd open. Heeft de duikvogel de buit eenmaal binnen, dan zwemt hij weer naar het oppervlak, rent een stuk met zijn pootjes en lanceert zichzelf weer uit het water en in de lucht.

In onderstaande video zie je papegaaiduikers zwemmen.

Flexibele vleugels

Zie dat maar eens na te bootsen in een robot. Toch deden de ingenieurs, onder leiding van Raphael Zufferey, een poging. Eerst analyseerden ze een berg gegevens over duikvogels. Daaruit bleek onder meer dat kleine vogels een flapfrequentie hebben (hoe vaak de vleugels slaan) van tien per seconde in de lucht, en vier onder water.

Vervolgens ontwierp en bouwde het team de robot. Deze weegt minder dan 300 gram, bevat een waterdichte elektromotor, een kantelbare staart en flexibele vleugels gecoat met hydrofobe nanomaterialen om water af te stoten.

De sweet spot

Dan de proef op de som. Eerst testten Zufferey en collega’s de zogenoemde flapping-wing aerial-aquatic vehicle (FAAV) in een watertank en vervolgens het Meer van Genève. Dit deden ze met verschillende flapfrequenties, kanteling van de staart en vleugelgrootte.

De middelgrote vleugels (van 80 centimeter) die flapten met vijf slagen per seconde bleken de sweet spot te zijn. En door de staart in een steile hoek van 70 graden te zetten, kan de robot de sprong van water naar lucht maken. Is de hoek steiler, dan kantelt hij achterover terug het water in.

Geen pootjes nodig

Bijzonder is dat de vogelrobot, in tegenstelling tot echte duikvogels, bij dit kunstje geen pootjes nodig heeft. Blijkbaar is pure flapkracht en de juiste hoek van de staart de doorslaggevende factor bij het opstijgen uit het water.

De FAAV zwemt met een indrukwekkende snelheid van ruim 3,5 kilometer per uur onderwater en vliegt met bijna 22 kilometer per uur in de lucht. Dat is vergelijkbaar met de snelheden die duikvogels halen.

De ruige oceaan

Dat klinkt allemaal heel gaaf, maar waar is zo’n vlieg-en-duikrobot goed voor? “Onze droom is dat oceanografen, zeebiologen en leden van de kustgemeenschappen zo’n robot kunnen lanceren vanaf een boot of de kust”, vertelt Zufferey in het persbericht. “Dan zou hij kunnen vliegen naar interessante onderzoeksonderwerpen, zoals ijsbergen of een groep walvissen. Daar kan hij dan onderwatermetingen doen of monsters nemen, en vervolgens terugvliegen om de data of monsters af te geven.” Volgens de onderzoekers zou dit een stuk goedkoper zijn dan traditionele methoden.

Maar eerst gaan de ingenieurs de FAAV aanpassen, zodat hij in de lucht van richting kan veranderen, iets wat nu nog niet kan. Ook willen ze hem gaan uitproberen in turbulente lucht en wilde wateren. Pas wanneer hij die vuurproef doorstaat, is hij echt klaar om de ruige open oceaan te trotseren.

Bronnen: Science, Massachusetts Institute of Technology via EurekAlert!, AAAS via EurekAlert!

Beeld: Raphael Zufferey