Sie sind agil, wendig und können sogar Loopings und enge Kurven fliegen: die BionicSwifts. Durch das Zusammenspiel mit einem Indoor-GPS auf Funkbasis können sich die fünf künstlichen Schwalben dabei koordiniert und autonom in einem abgesteckten Luftraum bewegen.
Bei der Konstruktion der Robotervögel lag der Fokus wie bei ihrem biologischen Vorbild auf dem Einsatz von Leichtbaustrukturen. 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.
Um die 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.
The bird’s body contains the compact construction for the wing-flapping mechanism, the communication technology, the control components for wing flapping and the elevator, the tail. A brushless motor, two servomotors, the battery, the gearbox as well as various circuit boards for radio, control and localisation are all installed in a very small space.
The intelligent interaction of motors and mechanics allows, for example, the frequency of the wing beat and the elevator’s angle of attack to be precisely adjusted for the various manoeuvres.
Radio-based indoor GPS with ultra wideband technology (UWB) enables the coordinated and safe flying of the BionicSwifts. For this purpose, several radio modules are installed in one room. These anchors then locate each other and define the controlled airspace. Each robotic bird is also equipped with a radio marker. This sends signals to the anchors, which can then locate the exact position of the bird and send the collected data to a central master computer which acts as a navigation system.
This can be used for route planning, so that preprogrammed routes give the birds their flight path. If the birds deviate from their flight path due to sudden changes in environmental influences such as wind or thermals, they immediately correct their flight path themselves and intervene autonomously in this situation – without a human pilot. Radio communication enables exact position detection even if visual contact is partially hindered by obstacles. The use of UWB as radio technology guarantees safe and trouble-free operation.
The intelligent networking of flight objects and GPS routing makes for a 3D navigation system that could be used in the networked factory of the future. The precise localisation of the flow of materials and goods could, for example, improve process sequences and foresee bottlenecks. Moreover, autonomous flying robots could be used to transport materials, for instance, and thus optimise the use of space within a factory with their flight corridors.