4 Betriebssicher: Flugstabilität durch permanente Datenerfassung … … und Diagnose in Echtzeit Individuell angesteuert: Mit den neun Freiheitsgraden der Flügel lässt sich jeder von ihnen gezielt einstellen und bewegen Schlagfrequenz aller Flügel Amplitudensteuerung der einzelnen Flügel Bewegung von Kopf und Schwanz Verdrehung der einzelnen Flügel 90° 50° 15–20 Hz Dreizehn Freiheitsgrade für einmalige Flugmanöver Ein Motor im unteren Teil des Gehäuses übernimmt dabei den Antrieb für die gemeinsame Schlagfrequenz der vier Flügel, die zwischen 15 und 20 Hz regelbar ist (1. Freiheitsgrad). Wie bei der echten Libelle lassen sich die Flügel des BionicOpter von horizontal auf vertikal schwenken. Dabei wird jeder der vier Flügel von einem Servomotor individuell angesteuert und bis zu 90 Grad verdreht (2., 3., 4., 5. Freiheitsgrad). Vier Motoren an den Flügelgelenken steuern die Amplituden. Durch eine Linearverschiebung in der Flügelwurzel wird die integrierte Kurbelmechanik stufenlos so eingestellt, dass der Ausschlag zwischen ca. 80 und 130 Grad variiert (6., 7., 8., 9. Freiheitsgrad). Das Schwenken der Flügel bestimmt die Schubrichtung. Mit der Amplitudensteuerung lässt sich die Stärke des Schubs regulieren. Durch die Kombination von beidem kann die Libelle auf der Stelle fliegen, rückwärts manövrieren und vom Schwebeflug stufenlos in den Vorwärtsflug übergehen. Hinzu kommen vier weitere Freiheitsgrade in Kopf und Schwanz. Hierfür sind im Körper der Libelle vier elektrische Muskeln aus Nitinol verbaut. Die so genannten Shape-Memory-Alloys (SMAs) ziehen sich bei Wärme zusammen und dehnen sich beim Abkühlen wieder aus. Durch Stromzufuhr erhält man so eine ultraleichte Aktorik, die den Kopf horizontal und den Schwanz vertikal bewegt (10., 11., 12., 13. Freiheitsgrad). Prozesssicherheit durch Condition Monitoring Um das Flugobjekt zu stabilisieren, werden während des Flugs permanent die Daten von Flügelposition und Flügeldrehung in Echtzeit erfasst und ausgewertet. Mithilfe der Inertialsensorik lassen sich die Beschleunigung und der Neigungswinkel des BionicOpter im Raum messen. Die integrierten Lage- und Beschleunigungssensoren erkennen Geschwindigkeit und Raumrichtung des Libellenflugs. Ob bei bionischen Flugobjekten oder im industriellen Alltag: Das Prinzip der permanenten Diagnose ist für Festo ein Garant für Betriebssicherheit und Prozessstabilität.
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