Per il BionicFlyingFox, gli sviluppatori del Bionic Learning Network hanno messo la volpe volante sotto al microscopio implementandone il comportamento di volo. Grazie all’interazione dell’elettronica di bordo integrata con un sistema di tracciamento del movimento esterno, l’oggetto di volo può muoversi in modo semi-autonomo in uno spazio aereo definito.
La volpe volante appartiene all’ordine dei pipistrelli, gli unici mammiferi che possono volare attivamente. Una caratteristica speciale è la sua membrana di volo fine ed elastica, che si estende dal metacarpo allungato e dalle ossa delle dita alle caviglie. Durante il volo, gli animali controllano la curvatura della membrana di volo con le dita potendo quindi muoversi in modo aerodinamico e agile nell’aria. Raggiungono così la massima portanza, anche durante le manovre di volo lente.
Con un’apertura alare di 228 cm e una lunghezza del corpo di 87 cm, la volpe volante artificiale pesa solo 580 grammi. Come la volpe volante naturale, la sua cinematica delle ali è divisa in ali del braccio e della mano e ricoperta da una pelle elastica che continua dalle ali ai piedi. Di conseguenza, la sua superficie alare è relativamente ampia e consente un basso carico alare. Come nel modello biologico, tutti i punti di articolazione sono su un livello. La BionicFlyingFox può cos controllare e piegare le sue ali individualmente.
La membrana di volo del modello è sottilissima, ultraleggera e robusta. È costituita da due lamine ermetiche e una maglia di elastan, saldate insieme in circa 45.000 punti. Grazie alla sua elasticità, rimane quasi senza pieghe anche quando le ali vengono tirate. La struttura a nido d’ape del tessuto impedisce ai piccoli strappi di allargarsi. Così BionicFlyingFox può continuare a volare anche se il tessuto è leggermente danneggiato.
Perché BionicFlyingFox possa muoversi in modo semi-autonomo in uno spazio definito, comunica con un sistema di tracciamento del movimento. L’installazione ne registra in modo permanente la posizione. Il sistema pianifica le traiettorie di volo e fornisce i necessari comandi di controllo. Decollo e atterraggio avvengono manualmente. In volo interviene un pilota automatico.
Una parte importante del sistema di tracciamento del movimento sono due telecamere a infrarossi che si trovano su un’unità di brandeggio. Ciò consente loro di essere ruotati e inclinati in modo che possano seguire l’intero volo del BionicFlyingFox da terra. Le telecamere riconoscono la volpe volante con quattro marcatori IR attivi attaccati alle gambe e alle punte delle ali.
Le immagini delle telecamere vengono inviate a un computer centrale, che analizza i dati e coordina il volo dall’esterno come un controllore del traffico aereo. Sul computer vi sono percorsi preprogrammati che assegnano al BionicFlyingFox la traiettoria durante le manovre. La volpe volante utilizza la sua elettronica di bordo e complessi modelli comportamentali per calcolare i movimenti delle ali necessari per implementare le traiettorie target.
La volpe volante riceve gli algoritmi di controllo dal computer centrale, dove vengono appresi e continuamente migliorati. Così il BionicFlyingFox può ottimizzare il suo comportamento durante i voli e percorrere le traiettorie specificate in modo più preciso di giro in giro. Il controllo avviene tramite il movimento delle zampe e della superficie alare modificabile.