7 eMotionButterflies 6 Festo AG & Co. KG eMotionButterflies Hochintegrierte Forschungsträger 04: Höchste Prozessstabilität: kollisions- freie Manöver durch permanente Kommu- nikation 03: Einzigartiges Flugverhalten: frei beweglich wie das natürliche Vorbild 01: Minimales Eigengewicht: konsequenter Leichtbau durch geringen Mate- rialeinsatz 02: Aerodynamische Spaltflügel: größtmögliche Spannweite bei kleinstmöglichem Gewicht In die Steuerung der künstlichen Schmetterlinge ließen die Entwickler ihre Erkenntnisse aus den Projekten zum BionicOpter und den eMotionSpheres einfließen. Das Indoor-GPS kam bereits bei den schwebenden Kugeln zum Einsatz und wurde für die eMotionButterflies weiterentwickelt. Die verbesserte Bildrate der Kameras verleiht dem System eine noch höhere Präzision, die Grundvoraussetzung für das positionsgenaue Tracking der eMotionButterflies war. Im Vergleich zu den eMotionSpheres sind die künstlichen Schmetterlinge sehr wendig und immer in Bewegung. Dadurch ist nicht nur ihr autonomes Verhalten komplexer, sondern auch ihre Koordination von außen. Hochkomplexes System mit reduziertem Materialaufwand Mit den Schmetterlingen selbst geht Festo einen weiteren Schritt in den Bereichen der Miniaturisierung, des Leichtbaus und der Funktionsintegration. Vielfach wird versucht, der Komplexität mit einem entsprechend großen technischen Aufwand zu begegnen. Die eMotionButterflies imponieren dagegen mit einer intelligent eingesetzten Mechanik und kleinstmöglichen Aggregaten auf engstem Bauraum sowie einem stark reduzierten Materialeinsatz. Die Elektronik an Bord erlaubt das präzise Ansteuern der beiden Flügelpaare und beinhaltet eine eigene Inertialsensorik zur Regelung des Flugverhaltens. Mit den beiden Servomotoren lassen sich die Schlagamplitude, die Schlaggeschwindigkeit und die jeweiligen Umkehrpunkte individuell und frei auswählen. Auf diese Weise sind die eMotionButterflies voll manövrierbar, sehr wendig und kommen ihrem biologischen Vorbild äußerst nahe. Neue Ansätze für die Fabrik der Zukunft Im Rahmen des Bionic Learning Network befasst sich Festo aber nicht nur mit der technischen Umsetzung natürlicher Prinzipien. Die bionischen Projekte dienen auch als Forschungsträger für Technologien, Anwendungen und Lösungen in der Produktion der Zukunft. Im Zuge dessen erprobt Festo schon seit mehreren Jahren das kollektive Verhalten von vernetzten Komponenten. Die eMotionButterflies werden jedoch nicht etwa durch die Fabrik von morgen fliegen. Vielmehr sind die integrierten Technologien und das vernetzte Gesamtsystem an sich mögliche Lösungen für zukünftige industrielle Logistikanwendungen. Kleinstmöglicher Bauraum im Körper Die Konstruktion der eMotionButterflies beschränkt sich auf das Wesentliche und bildet nur die notwendigen Befestigungspunkte für die Komponenten ab. Ihre Bauweise spart nicht nur das nötige Gewicht ein, sie ermöglicht auch eine schnelle und einfache Montage. Die künstlichen Schmetterlinge bestehen daher lediglich aus einem lasergesinterten Rumpfteil, das alle benötigten Aggregate aufnimmt. Auf kleinstem Raum sind hier die Elektronik, die Batterie und zwei Servomotoren verbaut. Auf jedem Motor sitzt eine Flügelwurzel, an der sowohl Vorder- als auch Hinterflügel befestigt sind. Der hintere Flügel ist zudem über ein Gelenk am Rumpf fixiert und dient damit im Wesentlichen als Leitwerk. Konsequenter Leichtbau in den Flügeln Um naturgetreu zu fliegen, sind ein möglichst geringes Gewicht und eine relativ große Spannweite besonders wichtig. Die Flügel sind daher aus hauchdünnen Carbonstäben gebogen und mit einer elastischen Kondensatorfolie bespannt. Da die Flügel leicht überlappen, entsteht beim Schlagen ein Luftspalt zwischen ihnen, der den Schmetterlingen ihre besondere Aerodynamik verleiht. Verschmelzung von realer und virtueller Welt In den Gedanken zur Produktion der Zukunft wachsen die reale und virtuelle Welt weiter zusammen. Die angedachten Systeme werden aus eng vernetzten Komponenten und Subsystemen bestehen. Der permanente Informationsaustausch garantiert dabei die Betriebssicherheit der einzelnen Teilnehmer und damit die Prozessstabilität des gesamten Systems. Mit den eMotionButterflies zeigt Festo schon heute, wie mehrere Objekte dank vielfältigster Vernetzung kollisionsfrei im dreidimensionalen Raum koordiniert werden. Die Kommunikation steuert der zentrale Rechner. Er nimmt alle Informationen gesammelt auf, verarbeitet sie und leitet sie in Echtzeit an die einzelnen Teilnehmer weiter. Die eingesetzte Kameratechnik ermöglicht eine große Raumabdeckung und besticht mit einer präzisen Lokalisierung der äußerst agilen Objekte. Die energieeffiziente Arbeitsweise der Marker sowie die schnelle Inbetriebnahme komplettieren das Indoor-GPS zu einem anschaulichen Beispiel für ein potenzielles Leit- und Monitoringsystem in der Fabrik der Zukunft. 04 01 03 02 03
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