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BionicSwift Agiler Flügelschlag nach natürlichem Vorbild 02: Künstliches Gefieder: schindelartige Anordnung der einzelnen Lamellen 06: Aerodynamische Kinematik: Tor- sionsfähigkeit der Flügel 03: Geräuscharmer Flügelschlag: Lamel- len aus Leichtschaum 01: Koordiniertes Fliegen: Formations- flug im abgesteckten Luftraum 05: Intelligentes Navigieren: Leitrechner, Funkmodul und Flugobjekte im Zusam- menspiel 04: Agiles Flugobjekt: wendige Manöver wie Loopings und enge Kurven Der Vogelflug – seit jeher fasziniert er die Menschheit. Im Bionic Learning Network von Festo hat das Fliegen nach natürlichem Vor- bild ebenfalls eine lange Tradition. Mit dem Bau der BionicSwifts setzt Festo die Weiterentwicklung seiner bionischen Flugobjekte konsequent fort. Ultraleichte Flugobjekte Bei der Konstruktion der künstlichen Vögel lag der Fokus wie bei ihrem biologischen Vorbild auf dem Einsatz von Leichtbaustruktu- ren. Denn in der Technik wie in der Natur gilt: Je weniger Gewicht zu bewegen ist, desto geringer sind der Materialaufwand und der Energieverbrauch. Und so wiegen die bionischen Vögel bei einer Körperlänge von 44,5 Zentimetern und einer Flügelspannweite von 68 Zentimetern gerade einmal 42 Gramm. Die BionicSwifts sind somit sehr agil, wendig und können sogar Loopings und enge Kurven fliegen. Durch das Zusammenspiel mit einem Indoor-Navigationssystem auf Funkbasis können sich die Robotervögel dabei koordiniert und autonom in einem abgesteck- ten Luftraum bewegen. Aerodynamisches Gefieder für effizienten Flugbetrieb Um diese Manöver möglichst naturgetreu zu fliegen, sind die Flügel dem Gefieder von Vögeln nachempfunden. Die einzelnen Lamellen bestehen aus einem ultraleichten, biegsamen, aber sehr robusten Schaumstoff und liegen schindelartig übereinander. Verbunden mit einem Federkiel aus Karbon sind sie wie beim natürlichen Vorbild an den eigentlichen Hand- und Armschwingen befestigt. Beim Flügelaufschlag fächern sich die einzelnen Lamellen auf, so dass Luft durch den Flügel strömen kann. Dadurch benötigen die Vögel weniger Kraft, um den Flügel nach oben zu ziehen. Beim Abschlag verschließen sich die Lamellen, damit die Flugroboter kraftvoller fliegen können. Durch diesen naturnahen Nachbau der Flügel verfügen die BionicSwifts über ein besseres Flugprofil gegenüber bisherigen Schlagflügelantrieben. Funktionsintegration auf engstem Raum Ihre Agilität verdanken die künstlichen Vögel neben ihrer Leicht- bauweise und der aerodynamischen Kinematik auch dem konse- quenten Ansatz der Funktionsintegration. Im Vogelkörper befinden sich die kompakte Konstruktion für den Schlagflügelmechanismus, die Kommunikationstechnik sowie die Steuerungskomponenten für Flügelschlag und Höhenruder, den Schwanz. Auf engstem Raum sind hier ein Brushless-Motor, zwei Servomotoren, der Akku, das Getriebe sowie verschiedene Plati- nen verbaut. Durch das intelligente Zusammenspiel von Motoren und Mechanik lassen sich zum Beispiel die Frequenz des Flügel- schlags sowie der Anstellwinkel des Höhenruders für die verschie- denen Manöver präzise einstellen. Koordination der Flugmanöver durch GPS Indoor-GPS auf Funkbasis mit Ultra-Breitband-Technologie (UWB) ermöglicht das koordinierte und sichere Fliegen der BionicSwifts. Dazu werden mehrere Funkmodule in einem Raum angebracht. Anschließend lokalisieren sich diese Anker untereinander und defi- nieren den kontrollierten Luftraum. Zudem ist jeder Robotervogel mit einem Funkmarker ausgestattet. Dieser sendet Signale an die Anker, die dadurch die genaue Position des Vogels verorten kön- nen und die gesammelten Daten an einen zentralen Leitrechner schicken, der als Navigationssystem fungiert. Auf diesem kann eine Routenplanung vorgenommen werden, so dass vorprogrammierte Pfade den Vögeln ihre Flugbahn vorgeben. Weichen die Vögel aufgrund sich plötzlich verändernder Umge- bungseinflüsse wie Wind oder Thermik von ihrer Flugbahn ab, korrigieren diese umgehend ihre Flugbahn selbst und greifen auto- nom in dieser Situation ein – ganz ohne menschlichen Piloten. Die Kommunikation per Funk ermöglicht eine exakte Positionserken- nung über Hindernisse hinweg, auch bei teilweise unterbrochenem Sichtkontakt. Der Einsatz von UWB als Funktechnologie garantiert einen sicheren und störungsfreien Betrieb. Neue Impulse für die Intralogistik Durch die intelligente Vernetzung von Flugobjekt und GPS-Route entsteht ein 3D-Navigationssystem, wie es in der vernetzten Fabrik der Zukunft eingesetzt werden könnte. Durch die genaue Lokalisie- rung von Material- und Warenflüssen lassen sich zum Beispiel Pro- zessabläufe verbessern und Engpässe vorhersehen. Zudem könn- ten autonome Flugroboter etwa für den Materialtransport einge- setzt werden und so mit ihren Flugkorridoren die Flächennutzung innerhalb einer Fabrik optimieren. 02 01 04 05 06 03 2 Festo SE & Co. KG 3 BionicSwift: Sichere Flugakrobatik im Schwarm