BionicSwift: veilige vluchtacrobatiek in de zwerm

BionicSwift

Veilige vluchtacrobatiek in de zwerm

Ze zijn beweeglijk, wendbaar en kunnen zelfs loopings en strakke bochten maken: de BionicSwifts. Door interactie met een radiografisch indoor-gps kunnen de vijf kunstmatige zwaluwen op een gecoördineerde en autonome manier bewegen in een gedefinieerd luchtruim.

Ultralichte vliegende objecten naar een natuurlijk voorbeeld

Bij het ontwerpen van de robotvogels lag de focus, net als bij hun biologische voorbeeld, op het gebruik van lichtgewichtconstructies. Want zowel in techniek als in de natuur geldt: hoe minder gewicht je hoeft te verplaatsen, hoe minder materiaal- en energieverbruik. En dus wegen de bionische vogels met een lichaamslengte van 44,5 centimeter en een vleugelspanwijdte van 68 centimeter slechts 42 gram.

Aerodynamisch verenkleed voor efficiënt vliegwerk

Om de manoeuvres zo realistisch mogelijk te laten vliegen, zijn de vleugels gemodelleerd naar het verenkleed van vogels. De individuele lamellen zijn gemaakt van een ultralicht, flexibel, maar zeer robuust schuim en liggen trapsgewijs over elkaar. Ze zijn door middel van een pen van carbon aan de eigenlijke vleugel bevestigd, zoals bij het voorbeeld in de natuur.

Bij het uitslaan van de vleugel waaieren de individuele lamellen uit zodat er lucht door de vleugel kan stromen. Hierdoor hebben de vogels minder kracht nodig om de vleugel omhoog te trekken. De lamellen sluiten bij het neerslaan zodat de vliegrobots krachtiger kunnen vliegen. Door deze bijna natuurlijke replica van de vleugels hebben de BionicSwifts een beter vluchtprofiel in vergelijking met bestaande klapvleugelaandrijvingen.

BionicSwift: aerodynamisch verenkleed voor efficiënt vliegwerk

Functionele integratie in minimale ruimte

Het vogellichaam bevat de compacte constructie voor het slagvluchtmechanisme, de communicatietechnologie en de besturingscomponenten voor vleugelslag en hoogteroer, de staart. In een minimale ruimte zijn hier een borstelloze motor, twee servomotoren, de accu, de tandwielkast en diverse printplaten voor radiografie, besturing en lokalisatie geïnstalleerd.

Door de intelligente interactie van motoren en mechanica kunnen bijvoorbeeld de frequentie van de vleugelslag en de hoek van het hoogteroer nauwkeurig worden aangepast voor de verschillende manoeuvres.

Coördinatie van de vliegmanoeuvres via gps

Radiografisch indoor-gps met ultrabreedbandtechnologie (UWB) maakt gecoördineerd en veilig vliegen met de BionicSwifts mogelijk. Hiervoor worden meerdere radiografische modules in een ruimte geïnstalleerd. Deze ankers lokaliseren zich vervolgens en definiëren het gecontroleerde luchtruim. Daarnaast is elke robotvogel voorzien van een radiomarker. Deze zendt signalen naar de ankers, die daardoor de exacte positie van de vogel kunnen lokaliseren en de verzamelde gegevens naar een centrale besturingscomputer kunnen sturen, die als navigatiesysteem functioneert.

Hierop kan een routeplanning worden uitgevoerd, zodat de vogels langs voorgeprogrammeerde paden vliegen. Als de vogels afwijken van hun traject door plotseling veranderende omgevingsinvloeden zoals wind of thermiek, corrigeren ze zelf direct hun traject en grijpen ze autonoom in deze situatie in - zonder menselijke piloten. Radiografische communicatie maakt ondanks obstakels een exacte positiedetectie mogelijk, zelfs bij gedeeltelijk verbroken visueel contact. Het gebruik van UWB als radiotechnologie garandeert een veilige en probleemloze werking.

Nieuwe impulsen voor intralogistiek

Door de intelligente koppeling van vliegend object en gps-route ontstaat een 3D-navigatiesysteem dat kan worden toegepast in de genetwerkte fabriek van de toekomst. Het nauwkeurig lokaliseren van materiaal- en goederenstromen kan bijvoorbeeld processtromen verbeteren en knelpunten voorspellen. Daarnaast zouden autonome vliegrobots voor materiaaltransport kunnen worden ingezet om door hun vluchtcorridors het ruimtegebruik binnen een fabriek te optimaliseren.