Poder voar é um dos sonhos mais antigos da humanidade. Fomos sempre fascinados pelo mundo animal, que nos apresenta diversos tipos de voo. Na Bionic Learning Network, o voo também é um tema recorrente. Durante anos, a Festo, em conjunto com universidades, institutos e empresas de desenvolvimento, tem criado plataformas de pesquisa cujos princípios técnicos básicos são baseados na natureza.
Em primeiro lugar, os nossos especialistas em biônica analisaram as barbatanas das arraias. Apesar de viver na água, a arraia bate as barbatanas para cima e para baixo, como asas, enquanto nada. Transferimos esse princípio para o Air_ray em 2007. O design otimizado pelo fluxo do raio artificial aumenta a eficiência aerodinâmica, enquanto a torção ativa das asas garante o uso de sua força total. Um servomotor puxa alternadamente pelos dois lados, na direção longitudinal, movendo as asas para cima e para baixo. Com o servoacionamento adicional, o bater das asas pode ser rotacionado no eixo transversal, o que significa que a Air_ray também pode ser manobrada para trás. Devido à construção leve, a flutuabilidade do hélio e o acionamento de bater de asas com o Fin Ray Effect®, ele se move pelo ar da mesma forma que o modelo real se move pela água.
Há um conceito semelhante nos AirPenguins de 2009. A tecnologia de voo se aproxima muito da técnica de natação dos modelos reais. As asas de rotação passivas permitem o impulso para a frente e para trás.
Os AirPenguins são o terceiro grupo a voar de forma autônoma e pairam sob um espaço aéreo definido, sendo detectados por estações de transmissão de ultrassom. Os pinguins podem se mover livremente dentro deste espaço.
Um microcontrolador oferece a oportunidade de explorar esse espaço de forma autônoma ou de acordo com as regras estabelecidas.
Com base nisso, em 2011 deciframos o segredo do voo das aves e apresentamos o SmartBird . Essa plataforma tecnológica biônica, inspirada na gaivota prateada, pode decolar, voar e aterrizar, de forma autônoma, sem atuador adicional.
As asas não apenas batem para cima e para baixo, mas também rotacionam deliberadamente. Isso é executado pelo acionamento de torção articulado ativo que, em conjunto com um sistema de controle complexo, alcança níveis de eficiência anteriormente inatingíveis em voo. O diagnóstico contínuo garante a segurança do voo. Enquanto o SmartBird voa, os dados como posição e torção da asa ou o estado da bateria, são registrados e verificados em tempo real pelo software.
O tipo de voo exibido pela libélula é ainda mais complexo. As suas habilidades de voo são únicas: ela se move em todas as direções espaciais, permanece parada no ar sem bater as asas. Com a capacidade de mover ambos os pares de asas independentemente, ela pode parar e virar abruptamente, acelerar rapidamente e até voar para trás.
A nossa equipe biônica implementou tecnicamente estas propriedades altamente complexas em um objeto voador ultraleve, em 2013, na forma do BionicOpter . Pela primeira vez, um modelo domina mais estados de voo do que a junção de helicópteros, aeronaves motorizadas e planadores. Ao controlar a frequência do bater das asas e a rotação de cada uma, as quatro asas podem ser ajustadas individualmente em direção e força do impulso. Dessa forma, a libélula controlada remotamente assume quase qualquer posição em qualquer espaço.
A Festo aperfeiçoou a construção leve e a miniaturização em 2015 com o eMotionButterflies : cada borboleta biônica pesa apenas 32 g. Para se assemelhar o máximo possível ao voo do modelo natural, as eMotionButterflies possuem um sistema eletrônico a bordo altamente integrado. Elas controlam as asas de forma precisa e individual, realizando movimentos rápidos.
Dez câmaras instaladas no espaço detectam as borboletas utilizando dois marcadores de infravermelhos nas asas. As câmaras encaminham os dados de posição para o computador servidor, que coordena as borboletas de fora.
Os engenheiros da tecnologia biônica desenvolveram esse sistema de rede inteligente adicional e demonstraram o BionicFlyingFox voando, de forma semiautônoma, na Hannover Messe 2018. Essa funcionalidade foi possível devido à combinação do sistema eletrônico integrado com o sistema de câmara externo. Isso permite o voo do morcego artificial com envergadura de asa de 2,28 m.
A membrana hermética elástica se estende da ponta dos dedos até o pés do morcego-robô. A membrana especialmente desenvolvida consiste numa malha de elastano tricotada e películas soldadas em conjunto em determinados pontos. Graças a essa estrutura de colmeia, o BionicFlyingFox pode voar mesmo quando o tecido biônico sofrer algum pequeno dano.
Na natureza, o comportamento de voo dos animais é diferente. Ao transportá-lo para a tecnologia, os desafios da construção leve e a integração funcional são maiores. No BionicFlyingFox todos os planos articulados permitem com que as asas fechem completamente, como tesouras. A Festo descodificou todos os tipos de voo do mundo animal. No entanto, a natureza fornece diversas soluções únicas, que inspiram a equipe biônica a encontrar novas soluções técnicas no futuro.