Ein Flugroboter mit nur 750 Milligramm Gewicht schafft zehn Überschläge in elf Sekunden. Er kann scharf bremsen, schnell die Richtung wechseln und selbst bei kräftigem Luftstrom auf Kurs bleiben. Möglich wird das durch eine neue Steuerung, bei der auch ein neuronales Netz zum Einsatz kommt.

Entwickelt wurde das System von Forschenden des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die zugrunde liegende Studie erschien bereits im Dezember 2025 im Fachjournal Science Advances.

Vier Zentimeter groß und 750 Milligramm leicht

Der Roboter ist nur etwa vier Zentimeter lang und breit und 0,9 Zentimeter hoch. Er besitzt vier unabhängig voneinander angetriebene Flügelmodule.

Für den Antrieb sorgen sogenannte dielektrische Elastomer-Aktoren. Das sind künstliche Muskeln aus weichem Material, die sich durch elektrische Spannung verformen. Damit bewegen sie die Flügel des Roboters mit einer Frequenz von 330 Schlägen pro Sekunde.

Bei einem so kleinen Fluggerät ist die Steuerung besonders schwierig. Schon geringe Luftbewegungen oder kleine Abweichungen können den Roboter stark beeinflussen. Gleichzeitig muss die Elektronik sehr schnell reagieren, damit er nicht die Kontrolle verliert.

Erst rechnet ein aufwendiger Controller – dann lernt das neuronale Netz

Die Forschenden lösten das Problem mit einer Kombination aus klassischer Regelungstechnik und maschinellem Lernen.

Zunächst berechnet ein sogenannter ein intelligenter Regler (Model Predictive Controller), welche Steuerbewegungen nötig sind. Er berücksichtigt dabei wie sich der Roboter bewegt und welche Störungen möglich sind, sowie die Grenzen der Motoren/Flügel.

Dieser Controller arbeitet sehr genau, benötigt aber vergleichsweise viel Rechenleistung. Deshalb verwendete das Team ihn als eine Art Lehrer für ein neuronales Netz. Beim nachahmenden Lernen (Imitation Learning) lernte das künstliche neuronale Netz, die Entscheidungen des aufwendigeren Controllers nachzuahmen. So lassen sich Steuerbefehle sehr schnell erzeugen. Im Experiment wurde die Steuerung bis zu 1.000-mal pro Sekunde aktualisiert.

Fast zwei Meter pro Sekunde

Mit dieser Steuerung erreichte der Roboter eine maximale Fluggeschwindigkeit von 197 Zentimetern pro Sekunde, also knapp zwei Metern pro Sekunde. Die maximale Beschleunigung lag bei 11,7 Metern pro Sekunde zum Quadrat.

Verglichen mit früheren Ergebnissen bei Flugrobotern dieser Größenklasse entspricht das laut Studie einer Verbesserung der Höchstgeschwindigkeit um 447 Prozent und der Beschleunigung um 255 Prozent. Die Prozentzahlen beziehen sich also auf frühere Versuchsergebnisse – nicht darauf, dass ein beliebiger Roboter durch KI automatisch 447 Prozent schneller wird.

Der kleine Flieger schaffte außerdem zehn aufeinanderfolgende Überschläge in elf Sekunden.

Fliegen wie eine Fliege

Besonders interessant sind sogenannte Sakkaden. Dabei beschleunigt der Roboter stark, kippt seinen Körper, ändert schnell die Flugrichtung und bremst wieder ab.

Ähnliche Manöver gibt es bei fliegenden Insekten. Sie helfen ihnen unter anderem dabei, schnell die Richtung zu ändern und Bewegungsunschärfe beim Sehen zu verringern. Im Test konnte der Roboter solche Manöver sogar bei einer Luftströmung von 160 Zentimetern pro Sekunde durchführen.

Noch kein autonomes Roboter-Insekt

So klein der Roboter ist: Das komplette Flugsystem passt noch nicht in seinen Körper.

Seine Position und Orientierung wurden im Versuch von sechs externen Kameras erfasst. Die Berechnungen liefen auf einem Computer außerhalb des Roboters. Auch der Strom kam von außen über ein Kabel. Dieses Kabel beeinflusste teilweise sogar die Flugbewegungen und verfing sich während einiger Überschläge am Roboter.

Die Forschenden schreiben selbst, dass Sensorik, Rechenleistung und Energieversorgung noch nicht an Bord sind. Für einen wirklich autonomen Mini-Flugroboter müssten diese Systeme stark verkleinert und leichter werden.

Wozu könnten solche Mini-Roboter dienen?

Eine mögliche Anwendung ist die Suche nach Menschen nach Erdbeben oder Gebäudeeinstürzen. Kleine Flugroboter könnten durch Öffnungen gelangen, die für größere Drohnen zu eng sind.

Bis dahin gibt es allerdings noch einiges zu lösen. Ein Roboter, der im Labor mit externen Kameras, Rechner und Stromversorgung fliegt, ist etwas anderes als ein autonomes System, das sich selbst in unbekannter Umgebung orientieren kann.

Fazit

Die eigentliche Neuerung steckt weniger im Körper des Roboters als in seiner Steuerung. Die Forschenden nutzten dasselbe grundlegende Fluggerät wie in früheren Arbeiten, konnten es mit einem neuen Regelungs- und Lernverfahren aber deutlich schneller und wendiger fliegen lassen.

197 Zentimeter pro Sekunde, schnelle Richtungswechsel und zehn Überschläge hintereinander zeigen, was bei Robotern unter einem Gramm inzwischen möglich ist. Der nächste schwierige Schritt ist, einen größeren Teil der bislang externen Technik direkt auf dem Roboter unterzubringen.

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Der Mini-Roboter erreicht ungefähr 50 eigene Körperlängen pro Sekunde. Bei einem zwei Meter langen Fluggerät wären das umgerechnet rund 100 Meter pro Sekunde – etwa 360 Kilometer pro Stunde.

Für Profis

Die Studie trägt den Titel Aerobatic maneuvers in insect-scale flapping-wing aerial robots via deep-learned robust tube model predictive control. Sie wurde von Yi-Hsuan Hsiao und seinem Team verfasst und im Dezember 2025 in Science Advances veröffentlicht. 

Quellen

Hsiao et al., Science Advances (2025): Originalstudie Aerobatic maneuvers in insect-scale flapping-wing aerial robots via deep-learned robust tube model predictive control.

MIT News, 3. Dezember 2025: MIT engineers design an aerial microrobot that can fly as fast as a bumblebee.

ScienceDaily, 22. September 2026: MIT’s tiny flying robot gets 450% faster with AI. Die Meldung basiert auf Material des MIT.

Dryad: Veröffentlichter Forschungsdatensatz mit aufgezeichneten Flug-, Positions- und Steuerungsdaten der Studie.

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Der Artikel wurde mit KI Unterstützung erstellt