MIT-Forscher entwickeln agile Mikroroboter mit Hummel-Geschwindigkeit durch KI-Steuerung

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben im Jahr 2025 einen bedeutenden Fortschritt in der Mikro-Robotik bekannt gegeben: die Präsentation luftgestützter Mikroroboter, deren Fluggeschwindigkeit und akrobatische Wendigkeit mit der tatsächlicher Insekten, wie der gewöhnlichen Hummel, vergleichbar sind. Diese Neuerung stellt einen fundamentalen Wandel für die luftgestützte Mikro-Robotik dar, die zuvor durch langsame und vorhersehbare Flugmuster limitiert war. Die zentrale Innovation liegt in einem neuartigen, bioinspirierten Rahmenwerk, das eine KI-basierte Steuerung integriert, welche dem winzigen Roboter hochdynamische und gymnastische Manöver ermöglicht, einschließlich kontinuierlicher Körper-Salto-Bewegungen.

Die Implementierung dieses fortschrittlichen Steuerungsmechanismus führte zu einer deutlichen Leistungssteigerung im Vergleich zu früheren Demonstrationen. Konkret schnellte die Fluggeschwindigkeit des Roboters um etwa 450 Prozent empor, während die Beschleunigung eine Steigerung von ungefähr 250 Prozent verzeichnete. Um diese Agilität zu quantifizieren, absolvierte das mikro-kassetten-große Gerät, das weniger als eine Büroklammer wiegt, zehn aufeinanderfolgende Salti in nur elf Sekunden und hielt dabei seine geplante Flugbahn stabil, selbst unter externen Windstörungen. Diese Leistung, zu der auch die Ausführung eines Sakkadenmanövers gehört, wurde trotz der geringen Trägheitsmasse des Roboters und seiner hohen Anfälligkeit für äußere Kräfte erzielt. Die Fortbewegung wird durch Klappflügel bewerkstelligt, die von künstlichen Muskeln angetrieben werden, ein Designaspekt, den die Gruppe von Professor Kevin Chen am MIT seit über fünf Jahren erforscht.

Die Forschung, an der auch der Co-Senior-Autor Jonathan P. How vom Department of Aeronautics and Astronautics beteiligt war, wurde am 3. Dezember 2025 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Kevin Chen bezeichnete diesen Erfolg als einen wichtigen Schritt in Richtung des zukünftigen Ziels, Umgebungen zu navigieren, die für herkömmliche Quadcopter unzugänglich sind. Die KI-Steuerung nutzt ein zweiteiliges System: einen Experten-Model Predictive Controller (MPC) zur Planung aggressiver Manöver unter Einhaltung physikalischer Grenzen und eine tiefgelernte Policy, die mittels Imitationslernen trainiert wurde, um diese Pläne effizient in Echtzeit auszuführen. Diese Kombination vereint die Robustheit des MPC mit der geringeren Rechenverzögerung eines neuronalen Netzwerks, was für schnelle Manöver unerlässlich ist.

Die Forscher des Soft and Micro Robotics Laboratory am MIT verfolgen seit über fünf Jahren das Ziel, mikroskalige Robotersysteme zu entwickeln, die insektenähnliche Bewegungskapazitäten in Luft, Wasser und an Land zeigen. Die gesteigerte Agilität bringt die luftgestützte Mikro-Robotik näher an den praktischen Einsatz in komplexen, beengten Szenarien, wie etwa Such- und Rettungseinsätzen unter Trümmern eingestürzter Gebäude. Die Fähigkeit, autonome Navigation in engen Räumen zu meistern und dabei natürliches Insektenverhalten zu imitieren, stellt einen wesentlichen Vorteil bei der Ortung von Überlebenden dar. Zukünftige Arbeiten umfassen die Umstellung auf einen vollständig autonomen Betrieb durch die Integration von Bord-Sensoren und Kameras, was für den Außeneinsatz und koordiniertes Schwarmverhalten unabdingbar sein wird.