3/12/2018

Unieke bewegingsvormen uit de natuur

Unieke bewegingsvormen uit de natuur

Projecten van het Bionic Learning Network van Festo
Tien jaar geleden heeft Festo het Bionic Learning Network in het leven geroepen.

Tien jaar geleden heeft Festo het Bionic Learning Network in het leven geroepen. In samenwerking met studenten, bekende hogescholen, instituten en ontwikkelingsbedrijven ondersteunt Festo in dit netwerkprojecten, test- en technologie-instellingen – onder het motto: Geïnspireerd door de natuur. Het doel is om met behulp van   de bionica, nieuwe technologieën op te speuren en te implementeren in de industriële automatisering. Het netwerk dat ieder jaar weer nieuwe innovaties levert is nauw vervlochten met de onderneming.

 

De zogenaamde Future Concepts van het Bionic Learning Network worden ingezet als ontwikkelingsplatforms waar uiteenlopende technologieën en componenten worden gecombineerd – van productieconcepten en toegepaste serieproducten tot aan software en besturings- en regeltechniek. Door de continue optimalisatie van individuele technologieën verkrijgt Festo veelzijdige inzichten en kennis om samen met klanten en partners nieuwe producten en applicaties te ontwikkelen en te verbeteren.

 

AquaJellies – autonoom gedrag in het collectief  

Net als hun natuurlijke voorbeeld glijden de AquaJellies elegant en schijnbaar moeiteloos door het water. Daarvoor zorgen de adaptieve tentakels die door een elektrische aandrijving in het lichaam worden aangestuurd. Dankzij de geïntegreerde communicatie- en sensortechniek   is in combinatie met de realtimediagnose een onderling afgestemd, collectief gedrag van meerdere kwallen op een zeer beperkte ruimte mogelijk. Met een app kan de actuele toestand van iedere AquaJelly individueel geregistreerd en getraceerd worden. Met de AquaJellies 2.0 visualiseert Festo mogelijkheden en   ideeën over de vormgeving van efficiënte systemen op het gebied van watertechniek in de toekomst. Procesbewaking en Condition Monitoring zijn belangrijke onderwerpen in alle systemen van de procesindustrie en daarmee ook in de watertechniek. De opgave van zelforganisatie wordt vandaag de dag  reeds toegepast in de afvalwatertechniek, bijvoorbeeld bij het transport van verzameld regenwater uit meerdere decentrale retentiebekken naar een centrale   zuiveringsinstallatie. Dankzij de Condition Monitoring kunnen daarbij   bedrijfsvoering, onderhoud en revisie efficiënt worden uitgevoerd.

 

De AquaJellies werden in 2008 voor het eerst gepresenteerd. Ook dit jaar zijn uit het Bionic Learning Network nieuwe projecten ontstaan. De natuurlijke voorbeelden waren de zogenaamde flikflakspin en de vleerhond.

 

BionicWheelBot: unieke bewegingsvorm van flikflakspin

Het biologische voorbeeld voor de BionicWheelBot is de flikflakspin (cebrennus rechenbergi). Deze leeft in het woestijngebied Erg Chebbi aan de rand van de Sahara. Daar werd de spin in 2008 ontdekt door prof. dr.-ing. Ingo Rechenberg, professor in de bionica aan de TU Berlin. De flikflakspin kan net als andere spinnen gewoon lopen. Maar hij kan zich ook met een combinatie van vlieg- en bodemrol voortbewegen. Daarmee past de spin zich optimaal aan zijn omgeving aan: op een effen ondergrond is hij in de zogenaamde rolmodus twee keer zo snel dan wanneer hij zou lopen.

 

Sinds de ontdekking van de spin houdt prof. Rechenberg zich bezig met de technische nabootsing van dit bewegingspatroon. Aan de hand van talrijke onderzoeken construeerde Rechenberg met zijn team reeds enkele voormodellen van de BionicWheelBot. De kinematica en het aandrijvingsconcept van de kunstspin heeft hij nu samen met Festo in het kader van het Bionic Learning Networks doorontwikkeld.

 

BionicWheelBot: transformatie van loop- naar rolmodus

Net zoals de echte spin beweegt de BionicWheelBot zich in een afwisselende driepootloop. Dat wil zeggen dat hij zes van zijn acht poten gebruikt om te lopen. Voor de rollende flikflakbeweging vormt de BionicWheelBot met zijn drie poten aan linker- en rechterzijde van zijn lichaam een soort wiel. Twee bij het lopen ingeklapte poten schuiven nu uit, zetten de wielvormige spin van de bodem af en duwen deze tijdens het rollen permanent aan. Zo wordt voorkomen dat de BionicWheelBot vast blijft steken en kan de bot zich ook op moeilijke begaanbaar terrein voortbewegen.

 

In de rolmodus maakt de BionicWheelBot net als de natuurlijke flikflakspin met zijn gehele lichaam een buiteling. Dankzij de geïntegreerde inertiële sensor weet de bot daarbij altijd in welke positie hij zich bevindt en wanneer hij zich weer moet afstoten. Zo is hij ook tijdens het rollen veel sneller dan bij het lopen en kan zichzelf zelfs op hellingen van vijf procent bergop bewegen.

 

BionicFlyingFox: ideale vliegbaan door Machine Learning
Om de natuurlijke vleerhond zo goed mogelijk te simuleren, is de vleugelkinematica van de BionicFlyingFox onderverdeeld in arm- en handvleugels en liggen alle gewrichtspunten op één vlak. Daaroverheen is een elastische huid gespannen die van de vleugels tot aan de poten doorloopt. Deze vlieghuid is flinterdun, ultralicht en tegelijkertijd robuust.

 

Motion-Tracking-System voor gedeeltelijk autonoom vliegen

Om in een gedefinieerd luchtruim gedeeltelijk autonoom te kunnen vliegen communiceert de BionicFlyingFox met een zogenaamd Motion-Tracking-System. Een installatie met twee infraroodcamera's detecteert permanent zijn positie. Twee infraroodcamera's op een zwenk-kanteleenheid kunnen zo worden gedraaid en gekanteld dat de hele vlucht van de BionicFlyingFox vanaf de bodem kan worden gevolgd. Tegelijkertijd plant het Motion-Tracking-System de vliegbanen en levert de daarvoor benodigde besturingscommando's. Start en landing worden uitgevoerd door een mens. De autopiloot neemt het vliegen voor zijn rekening.

 

De ideale vliegbaan machinaal leren

De camerabeelden worden naar een centrale mastercomputer gestuurd. Hier worden de gegevens geanalyseerd en de vlucht gecoördineerd, net als een verkeersleider dat van buiten zou doen. Daarvoor zijn in de computer voorgeprogrammeerde paden opgeslagen, die de vliegbaan bij zijn manoeuvres van de BionicFlyingFox bepalen. De benodigde vleugel- en pootbewegingen om de geprogrammeerde banen optimaal uit te voeren berekent de 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 navliegen.

 

Innovatieve vlieghuid voor verschillende toepassingsgebieden

De innovatieve vlieghuid is door het bionicateam speciaal voor de BionicFlyingFox ontwikkeld. Deze bestaat uit twee luchtdichte folies en een elastaanweefsel die op circa 45.000 punten aan elkaar gelast zijn. De honingraatstructuur van het weefsel voorkomt dat kleine scheurtjes in de vlieghuid groter worden. Zo kan de BionicFlyingFox zelfs bij lichte weefselbeschadigingen doorvliegen. Door de elasticiteit ontstaan ook bij het intrekken van de vleugels vrijwel geen plooien in de kunstmatige vlieghuid. Omdat de folie niet alleen rekbaar maar ook luchtdicht en licht is, is deze ook interessant voor inzet in andere vliegende objecten, kleding en architectuur.

 

Meer informatie vindt u op: www.festo.com/bionik

Video's over de BionicWheelBot en de BionicFlyingFox kunt u hier downloaden:

http://www.presslive.de/bionicwheelbot
http://www.presslive.de/bionicflyingfox

 

Over Festo:

Festo AG is zowel global-player als onafhankelijk familiebedrijf uit het Duitse Esslingen am Neckar. Het bedrijf levert pneumatische en elektrische automatiseringstechniek aan zo'n 300.000 klanten in de fabrieks- en procesautomatisering in meer dan 40 branches. De producten en services zijn verkrijgbaar in 176 landen. In 2017 maakten zo'n 20.100 medewerkers in 61 landen en in meer dan 250 vestigingen een omzet van ongeveer 3,1 mld. euro. Daarvan wordt jaarlijks ruim 8% in onderzoek en ontwikkeling geïnvesteerd.

Het opleidingsbedrijf besteedt jaarlijks ongeveer 1,5% van de omzet aan bij- en nascholing. Het bijscholingsaanbod geldt niet alleen voor de medewerkers: met Festo Didactic SE is de automatiseringstechniek in industriële bij- en nascholingsprogramma's ook toegankelijk voor klanten, studenten en medewerkers in opleiding.

Contact:

Sabine Lückfeldt

+49(711)347-56971


Festo Media Service

 
 

Photos

Caption Download
Festo persfoto AquaJellies Autonoom gedrag dankzij geïntegreerde communicatie- en sensortechniek. (Foto: Festo AG & Co. KG)
Festo persfoto BionicWheelBot Mechatronisch totaalsysteem: uitgekiende kinematica naar natuurlijk voorbeeld. (Foto: Festo AG & Co. KG)
Festo persfoto BionicWheelBot De BionicWheelBot in rolmodus met uitgeschoven afzetpoten. (Foto: Festo AG & Co. KG)
Festo persfoto BionicFlyingFox Met een spanbreedte van 228 cm en een lichaamslengte van 87 cm weegt de BionicFlyingFox slechts 580 gram. (Foto: Festo AG & Co. KG)
Festo persfoto BionicFlyingFox Vrij bewegen zoals het natuurlijke voorbeeld dankzij de elastische vlieghuid en een intelligente kinematica. (Foto: Festo AG & Co. KG)