BionicFlyingFox

Ultralicht vliegobject met intelligente kinematica

Voor de BionicFlyingFox hebben onze ontwikkelaars binnen het Bionic Learning Network de vleerhond onder de loep genomen en zijn speciale vlieggedrag technisch omgezet. Door het samenspel van de geïntegreerde boordelektronica en een extern Motion Tracking System kan het ultralicht vliegobject zich gedeeltelijk zelfstandig binnen een afgebakend luchtruim bewegen.

De vleerhond (Engels: flying fox) behoort tot de orde van de vleermuizen - de enige zoogdieren die actief kunnen vliegen. Een bijzonder kenmerk is zijn fijne en elastische vlieghuid, die zich uitstrekt van de verlengde middenhands- en vingerbotten tot aan de enkels. Tijdens het vliegen sturen de dieren met hun vingers gericht de welving van het vliegmembraan en kunnen zich zo aerodynamisch en wendbaar door de lucht bewegen. Dit zorgt voor maximale opwaartse kracht, ook bij langzame vliegmanoeuvres.

Flexibele kinematica naar natuurlijk voorbeeld

Bij een spanwijdte van 228 cm en een lichaamslengte van 87 cm weegt de kunstmatige vleerhond slechts 580 gram. Zijn vleugelkinematica is net zoals bij de natuurlijke vleerhond ook in arm- en handwieken verdeeld en met een elastische huid bespannen, die van de vleugels tot aan de poten loopt. Daardoor is het vleugeloppervlak relatief groot en maakt een lage oppervlaktebelasting mogelijk. Net zoals het biologische voorbeeld liggen als gewrichtspunten op één niveau, zodat de BionicFlyingFox zijn vleugels apart kan aansturen en inklappen.

Speciaal ontwikkeld vliegmembraan

De vlieghuid van het model is flinterdun, ultralicht en tegelijkertijd robuust. Deze bestaat uit twee luchtdichte folies en een elastaanweefsel die op circa 45.000 punten aan elkaar gelast zijn. Door de elasticiteit ontstaan ook bij het intrekken van de vleugels vrijwel geen plooien. De honingraatstructuur van het weefsel voorkomt dat kleine scheurtjes in de vlieghuid groter worden. Zo kan de BionicFlyingFox zelfs bij lichte weefselbeschadigingen doorvliegen.

BionicFlyingFox: de in romp gemonteerde boordelektronica werkt samen met de mechanica in de vleugels

Geraffineerde constructie: de in de romp gemonteerde boordelektronica werkt samen met de mechanica in de vleugels

Gedeeltelijk zelfstandig vliegen in een afgebakende ruimte

Om in een gedefinieerd luchtruim gedeeltelijk autonoom te kunnen vliegen, communiceert de BionicFlyingFox met een zogenaamd Motion Tracking System: een installatie die permanent zijn positie registreert. Tegelijkertijd plant het systeem de vliegbanen en levert de daarvoor benodigde stuurcommando's. De mens voert manueel de start en landing uit. Tijdens de vlucht zorgt een automatische piloot daarvoor.

Bewegend camerasysteem voor de nauwkeurige lokalisering

Een belangrijk onderdeel van het Motion Tracking System zijn twee infraroodcamera's die op een zwenk-kantel-eenheid (pan-tilt unit in het Engels) zijn aangebracht. Deze kunnen zodanig worden gedraaid en gekanteld dat de hele vlucht van de BionicFlyingFox vanaf de grond kan worden gevolgd. De camera's herkennen de vleerhond daarbij aan de vier actieve infraroodmarkers, die op de poten en vleugeltoppen zijn aangebracht.

De ideale vliegbaan machinaal leren

De camerabeelden worden naar een centrale mastercomputer gestuurd. Deze analyseert de gegevens en coördineert de vlucht net zoals een verkeersleider. Daarvoor zijn in de computer voorgeprogrammeerde paden opgeslagen, die de vliegbaan van de BionicFlying Fox tijdens zijn manoeuvres bepalen. De vleugelbewegingen die voor de optimale uitvoering van de geprogrammeerde banen vereist is, berekent de kunstmatige vleerhond met behulp van zijn boordelektronica en complexe gedragspatronen zelf.

De daarvoor vereiste regelalgoritmes ontvangt de vleerhond van de mastercomputer waar deze machinaal geleerd en permanent verbeterd worden. Daardoor kan de BionicFlyingFox zijn gedrag tijdens het vliegen optimaliseren en zo de opgegeven banen van ronde tot ronde preciezer volgen. De sturing vindt daarbij plaats via de beweging van de poten en het daardoor veranderde vleugeloppervlak.