BionicSwift

BionicSwift

Sichere Flugakrobatik im Schwarm  

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.

 

Ultraleichte Flugobjekte nach natürlichem Vorbild

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.

Aerodynamisches Gefieder für effizienten Flugbetrieb

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.

BionicSwift

Funktionsintegration auf engstem Raum

Im Vogelkörper befinden sich die kompakte Konstruktion für den Schlagflügelmechanismus, die Kommunikationstechnik sowie die Steuerungskomponenten für Flügelschlag und Höhenruder, den Schwanz. Auf engstem Raum sind hier ein Brushless-Motor, zwei Servomotoren, der Akku, das Getriebe sowie verschiedene Platinen für Funk, Steuerung und Lokalisierung verbaut.

Durch das intelligente Zusammenspiel von Motoren und Mechanik lassen sich zum Beispiel die Frequenz des Flügelschlags sowie der Anstellwinkel des Höhenruders für die verschiedenen Manöver präzise einstellen.

  • Koordiniertes Fliegen: Formationsflug im abgesteckten Luftraum

    Koordiniertes Fliegen: Formationsflug im abgesteckten Luftraum

  • Künstliches Gefieder: schindelartige Anordnung der einzelnen Lamellen

    Künstliches Gefieder: schindelartige Anordnung der einzelnen Lamellen

  • Geräuscharmer Flügelschlag: Lamellen aus Leichtschaum

    Geräuscharmer Flügelschlag: Lamellen aus Leichtschaum

  • Agiles Flugobjekt: wendige Manöver wie Loopings und enge Kurven

    Agiles Flugobjekt: wendige Manöver wie Loopings und enge Kurven

  • Intelligentes Navigieren: Leitrechner, Funkmodul und Flugobjekte im Zusammenspiel

    Intelligentes Navigieren: Leitrechner, Funkmodul und Flugobjekte im Zusammenspiel

  • Aerodynamische Kinematik: Torsionsfähigkeit der Flügel

    Aerodynamische Kinematik: Torsionsfähigkeit der Flügel

Koordination der Flugmanöver durch GPS

Indoor-GPS auf Funkbasis mit Ultra-Breitband-Technologie (UWB) ermöglicht das koordinierte und sichere Fliegen der BionicSwifts. Dazu werden mehrere Funkmodule in einem Raum angebracht. Anschließend lokalisieren sich diese Anker untereinander und definieren den kontrollierten Luftraum. Zudem ist jeder Robotervogel mit einem Funkmarker ausgestattet. Dieser sendet Signale an die Anker, die dadurch die genaue Position des Vogels verorten können und die gesammelten Daten an einen zentralen Leitrechner schicken, der als Navigationssystem fungiert.

Auf diesem kann eine Routenplanung vorgenommen werden, so dass vorprogrammierte Pfade den Vögeln ihre Flugbahn vorgeben. Weichen die Vögel aufgrund sich plötzlich verändernder Umgebungseinflüsse wie Wind oder Thermik von ihrer Flugbahn ab, korrigieren diese umgehend ihre Flugbahn selbst und greifen autonom in dieser Situation ein – ganz ohne menschlichen Piloten. Die Kommunikation per Funk ermöglicht eine exakte Positionserkennung über Hindernisse hinweg, auch bei teilweise unterbrochenem Sichtkontakt. Der Einsatz von UWB als Funktechnologie garantiert einen sicheren und störungsfreien Betrieb.

Neue Impulse für die Intralogistik

Durch die intelligente Vernetzung von Flugobjekt und GPS-Route entsteht ein 3D-Navigationssystem, wie es in der vernetzten Fabrik der Zukunft eingesetzt werden könnte. Durch die genaue Lokalisierung von Material- und Warenflüssen lassen sich zum Beispiel Prozessabläufe verbessern und Engpässe vorhersehen. Zudem könnten autonome Flugroboter etwa für den Materialtransport eingesetzt werden und so mit ihren Flugkorridoren die Flächennutzung innerhalb einer Fabrik optimieren.