Pogled na krila izbliza

Letenje u mreži za bioničko učenje Bionic Learning Network

San o letenju jedan je od najstarijih ljudskih snova. Oduvijek nas je fascinirao životinjski svijet koji nam na razne načine pokazuje kako funkcionira. I u mreži Bionic Learning Network letenje je tema kojoj se uvijek vraćamo. Festo godinama u suradnji sa sveučilištima, institutima i razvojnim tvrtkama razvija istraživačke platforme čija su osnovna tehnička načela utemeljena na prirodi.

Naši su stručnjaci za bioniku najprije pogledali peraje mante. Iako živi u vodi, njezine velike prsne peraje tijekom plivanja kreću se gore-dolje, poput krila. To smo načelo 2007. primijenili na Air_ray. Aerodinamični oblik raže povećava aerodinamičku učinkovitost, a aktivna torzija krila osigurava puni opseg snage. Servomotor naizmjenično uzdužno povlači dva boka i tako ciljano pomiče krilo gore-dolje. Dodatni servopogon omogućuje okretanje krila po poprečnoj osi zahvaljujući čemu se Air_ray može kretati i unatrag. Zbog lagane konstrukcije, uzgona s pomoću helija i pogona zamahom krila s učinkom Fin Ray Effect® kreće se kroz zrak baš kao i njegov prirodni model kroz vodu.

Sličan koncept krije se i u pingvinima AirPenguins iz 2009. godine. Njihova tehnologija letenja vrlo je bliska tehnici plivanja njihovih bioloških modela. Krila koja se pasivno zakreću omogućuju potisak i naprijed i natrag.

Pingvini AirPenguins mogu autonomno letjeti u skupinama po troje i lebdjeti u definiranom zračnom prostoru koji registriraju stanice odašiljača ultrazvuka. Pingvini se unutar tog prostora mogu slobodno kretati.

Mikrokontroler im daje mogućnost da istražuju ovaj prostor autonomno ili prema dogovorenim pravilima.

Iz vode u zrak

Nadovezujući se na to, dešifrirali smo let ptica 2011. i predstavili SmartBird . Ovaj nositelj tehnologije inspiriran srebrnastim galebom može sam poletjeti, letjeti i sletjeti – bez dodatnog pogona.

Krila mašu gore-dolje, ali se i ciljano zakreću. To se postiže aktivnim zglobnim torzijskim pogonom, koji u kombinaciji sa složenim sustavom upravljanja postiže dosad nedostignutu razinu učinkovitosti u letu. Kontinuirana dijagnostika jamči siguran let. Dok SmartBird leti, podaci kao što su položaj krila, torzija krila ili stanje baterije bilježe se i provjeravaju s pomoću softvera u stvarnom vremenu.

Vještine letenja vretenca

Kod vretenca se može zamijetiti još složeniji tip leta. Njegove letačke vještine jedinstvene su: može manevrirati u svim smjerovima, letjeti na mjestu i jedriti bez mahanja krilima. Zahvaljujući svojoj sposobnosti pomicanja oba para krila neovisno jedno o drugom može naglo kočiti i okretati se, brzo ubrzavati, pa čak i letjeti unatrag.

S BionicOpterom , naš je bionički tim tehnički implementirao ova vrlo složena svojstva u ultralaki leteći objekt 2013. godine. Prvi put model može ovladati više vrsta leta nego helikopteri, motorni avioni i jedrilice zajedno. Kontrolom frekvencije mahanja i rotacije svakog pojedinog krila, sva četiri krila mogu se individualno namještati u smislu smjera i jačine potiska. Na taj način vretenca na daljinsko upravljanje mogu zauzeti gotovo bilo koji položaj u prostoriji.

Letenje u kolektivu

Festo je 2015. usavršio laganu konstrukciju i minijaturizaciju s eMotionButterflies : Svaki bionički leptir teži samo 32 grama. Kako bi se što više približili letu svojeg prirodnog modela, u leptire eMotionButterflies integrirana je elektronika. Zahvaljujući njoj moguće je precizno upravljati pojedinačnim krilima stvarajući brze pokrete.

Deset kamera postavljenih u prostoriji snima leptire koristeći se infracrvenim markerima. Kamere prosljeđuju podatke o položaju središnjem glavnom računalu, koje koordinira leptire izvana.

Festo BionicFlyingFox

BionicFlyingFox: tijekom leta glavno računalo uspoređuje ciljane putanje umjetnog velešišmiša sa stvarnima. S pomoću strojnog učenja sve ih učinkovitije prilagođava.

Poluautonomno letenje u definiranom području

Bioničari su dodatno razvili ovaj inteligentni mrežni sustav i prezentirali BionicFlyingFox , koji čak i leti djelomično autonomno, na sajmu u Hannoveru 2018. To je moguće zahvaljujući kombinaciji elektronike na vozilu i sustava vanjske kamere. Zbog toga umjetni velešišmiš zrakom leti s rasponom krila od 2,28 metara.

Od vrhova prstiju do stopala umjetnog šišmiša proteže se elastična nepropusna membrana. Posebno razvijena membrana sastoji se od elastanske tkanine i folija zavarenih na odabranim mjestima. Zahvaljujući takvoj strukturi saća BionicFlyingFox može letjeti čak i ako je tkanina malo oštećena.

Ma koliko se ponašanje životinja tijekom leta u prirodnom svijetu razlikuje, pri njegovu prenošenju u tehnologiju glavni izazovi uvijek su jednostavan dizajn i funkcionalna integracija. Uz BionicFlyingFox, na kojem se zglobovi teško opterećenog kinematičkog sustava nalaze u jednoj ravnini tako da se krila mogu sklopiti poput škara, Festo je sada dešifrirao sve vrste letenja iz životinjskog svijeta. No priroda nudi mnoga druga jedinstvena rješenja koja će inspirirati bionički tim da u budućnosti pronađe nova tehnička rješenja.

Pregled