Marzenie o lataniu jest jednym z najstarszych znanych ludzkości. Od zawsze fascynował nas świat zwierząt, który na wiele sposobów pokazuje nam, jak funkcjonuje. Latanie jest również powracającym tematem w Bionic Learning Network. We współpracy z uniwersytetami, instytutami i firmami rozwojowymi rozwijamy platformy badawcze, których podstawowe zasady techniczne oparte są na naturze.
Najpierw nasi specjaliści od bioniki przyjrzeli się płetwom manty. Chociaż stworzenie to żyje w wodzie, jego duże płetwy piersiowe biją w górę i w dół jak skrzydła, gdy pływa. W 2007 r. przenieśliśmy tę zasadę do Air_ray. Zoptymalizowana pod kątem przepływu konstrukcja sztucznego promienia zwiększa efektywność aerodynamiczną, a aktywne skręcanie skrzydeł zapewnia wykorzystanie ich pełnej siły. Silnik serwo pociąga na przemian za oba boki w kierunku wzdłużnym i w ten sposób porusza skrzydło w górę i w dół w sposób ukierunkowany. Dzięki dodatkowemu silnikowi serwo można obracać skrzydło w osi poprzecznej, co umożliwia manewrowanie Air_ray również do tyłu. Dzięki lekkiej konstrukcji, unoszeniu się w górę przez hel i napędowi w postaci bijącego skrzydła z Fin Ray Effect®, porusza się w powietrzu tak, jak jego naturalny model porusza się w wodzie.
Podobną koncepcję można znaleźć w AirPenguins z 2009 roku. Ich technika lotu jest bardzo zbliżona do techniki pływania ich biologicznych modeli. Pasywnie skręcające skrzydła umożliwiają generowanie ciągu zarówno do przodu jak i do tyłu.
AirPenguins mogą latać autonomicznie jako grupa składająca się z trzech osobników i zawisać w określonej przestrzeni powietrznej, która jest wykrywana przez ultradźwiękowe stacje nadawcze. W tej przestrzeni pingwiny mogą się swobodnie poruszać.
Mikrokontroler daje im możliwość eksploracji tej przestrzeni autonomicznie lub zgodnie z ustalonymi zasadami.
Bazując na tym, w 2011 roku rozszyfrowaliśmy lot ptaków i zaprezentowaliśmy SmartBird . Bioniczna platforma technologiczna, inspirowana mewą srebrzystą, może samodzielnie startować, latać i lądować - bez dodatkowego napędu.
Konstrukcja pozwala skrzydłom nie tylko trzepotać w górę i w dół, ale także skręcać się w sposób ukierunkowany. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu aktywnego przegubowego napędu skrętnego, który w połączeniu z kompleksowym systemem sterowania pozwala na uzyskanie nieosiągalnej wcześniej wydajności w operacjach lotniczych. Stała diagnostyka zapewnia bezpieczeństwo lotu: podczas lotu SmartBird'a dane takie jak pozycja i skręt skrzydeł lub stan naładowania baterii są stale rejestrowane i sprawdzane w czasie rzeczywistym.
Jeszcze bardziej złożony typ lotu można zaobserwować u ważki. Jej umiejętności latania są wyjątkowe: potrafi manewrować we wszystkich kierunkach w przestrzeni, zatrzymać się w powietrzu i wzbić się w powietrze całkowicie bez machania skrzydłami. Dzięki możliwości poruszania dwoma parami skrzydeł niezależnie od siebie, może ona gwałtownie hamować i skręcać, gwałtownie przyspieszać, a nawet latać do tyłu.
Dzięki BionicOpter, nasz zespół ds. bioniki w 2013 roku technicznie zaimplementował te wysoce złożone właściwości w ultralekkim obiekcie latającym. Po raz pierwszy model może opanować więcej warunków lotu niż helikopter, motolotnia i szybowiec razem wzięte. Poprzez kontrolę częstotliwości trzepotania i obrotu każdego skrzydła, wszystkie cztery skrzydła mogą być w ten sposób indywidualnie regulowane pod względem kierunku i siły ciągu. Dzięki temu zdalnie sterowana ważka może przyjąć niemal dowolną orientację w przestrzeni.
Festo doprowadziło do perfekcji lekką konstrukcję i miniaturyzację w 2015 r. dzięki eMotionButterflies: każdy z bionicznych motyli waży zaledwie 32 gramy. Aby jak najbardziej zbliżyć się do lotu swojego naturalnego wzorca, eMotionButterflies posiadają wysoce zintegrowaną elektronikę pokładową. Mogą one precyzyjnie i indywidualnie sterować skrzydłami i w ten sposób realizować szybkie ruchy.
Dziesięć kamer zainstalowanych w pomieszczeniu wykrywa motyle poprzez ich znaczniki w podczerwieni. Kamery przesyłają dane o położeniu do centralnego komputera głównego, który koordynuje pracę motyli z zewnątrz.
Eksperci od bioniki rozwinęli tę inteligentną sieć i na targach Hannover Messe 2018 zaprezentowali BionicFlyingFox, który lata nawet półautonomicznie. Jest to możliwe dzięki połączeniu elektroniki pokładowej i zewnętrznego systemu kamer. W rezultacie sztuczny nietoperz lata w powietrzu z rozpiętością skrzydeł 2,28 metra.
Elastyczna szczelna membrana rozciąga się od czubków palców do stóp sztucznego nietoperza. Specjalnie opracowana membrana składa się z dzianiny elastanowej i folii zgrzanych ze sobą w wybranych miejscach. Dzięki tej strukturze plastra miodu, BionicFlyingFox może latać nawet wtedy, gdy tkanina bioniczna dozna niewielkich uszkodzeń.
Tak jak różne mogą być zachowania latających stworzeń w naturze, tak przy przenoszeniu ich do technologii, głównymi wyzwaniami są zawsze ich lekka konstrukcja i funkcjonalna integracja. Dzięki BionicFlyingFox, w którym wszystkie punkty artykulacji jego wysoce obciążonej kinematyki znajdują się w jednej płaszczyźnie, co pozwala na złożenie całego skrzydła jak nożyczek, Festo rozszyfrowało wszystkie rodzaje latania występujące w świecie zwierząt. Ale natura oferuje wiele innych unikalnych rozwiązań, które zainspirują zespół bioników do nowych rozwiązań technicznych w przyszłości.