In cadrul Bionic Learning Network, exploram fascinanta lume a zborului de peste 15 ani. De atunci, am cercetat si implementat tehnologic zborul si principiile sale naturale in diverse obiecte, invatand din modelele biologice. O mare provocare a fost reprezentata de comportamentul autonom al roiului. Cu BionicBee, echipa noastra a dezvoltat pentru prima data un obiect zburator care poate zbura in numar mare si in mod complet autonom intr-un roi.
Cu o greutate de aproximativ 34 de grame, o lungime de 22 centimetri si o anvergura a aripilor de 24 de centimetri, BionicBee este cel mai mic obiect zburator al Bionic Learning Networks de pana acum. Pentru prima data, dezvoltatorii au folosit metodologia de proiectare generativa: dupa introducerea catorva parametri, software-ul gaseste structura optima pe baza unor principii de proiectare definite, pentru a utiliza cat mai putin material posibil si pentru a obtine constructia cea mai stabila. Aceasta constructie usoara si consistenta este elementara pentru o buna manevrabilitate si durata de zbor.
Constructia compacta pentru mecanismul de miscare a aripilor, tehnologia de comunicare si componentele de control pentru bataia aripilor si adaptarea geometriei aripilor sunt amplasate in corpul albinei. Un motor fara perii, trei servomotoare, bateria, cutia de viteze si diverse placi electronice de baza sunt instalate intr-un spatiu foarte mic. Interactiunea inteligenta a motoarelor si a mecanicii permite, de exemplu, ca frecventa batailor aripilor sa fie reglata cu precizie pentru diferitele manevre.
Albina artificiala zboara cu o frecventa a batailor de aripi de 15-20 Hz. In acest proces, aripile bat inainte si inapoi la un unghi de 180 de grade. Motorul fara perii actioneaza bataia aripii fara joc prin intermediul unei constructii mecanice ultrausoare, ghidate cu precizie. Cu cat viteza este mai mare, cu atat mai mare este frecventa cursei si portanta. Cele trei servomotoare de la radacina aripii modifica geometria aripii intr-un mod specific, sporind astfel eficienta in anumite pozitii ale aripii si conducand la o variatie specifica a portantei generate.
In cazul in care albina trebuie sa zboare inainte, geometria este reglata astfel incat portanta in pozitia din spate a aripii sa fie mai mare decat in pozitia din fata. Acest lucru determina inclinarea corpului in fata (miscare de tangaj), iar albina zboara spre inainte. Daca geometria este setata astfel incat aripa dreapta sa genereze mai multa portanta decat aripa stanga, albina se rostogoleste (miscare de ruliu) in jurul axei longitudinale spre stanga si zboara lateral. O alta posibilitate este de a o regla astfel incat o aripa sa genereze mai multa portanta in fata, iar cea de-a doua aripa sa genereze mai multa portanta in spate. Acest lucru face ca albina sa se roteasca (miscare de giratie) in jurul axei verticale.
Comportamentul autonom al celor zece albine este realizat cu ajutorul unui sistem de localizare la interior prin tehnologia UWB (ultra-wideband). In acest scop, opt ancore UWB sunt instalate pe doua niveluri in camera. Acest lucru face posibila masurarea exacta a timpului de tranzit, iar albinele se pot localiza in incapere. Ancorele UWB trimit semnale catre fiecare albina in parte, care masoara in mod independent distantele pana la elementele de transmisie respective si isi pot calcula propria pozitie in spatiu folosind marcajele de timp.
Pentru a zbura intr-un roi, albinele urmeaza traseele specificate de un computer central. Este necesara o precizie spatiala si temporala ridicata pentru un zbor sigur si fara coliziuni in formatie apropiata. Posibila interactiune reciproca datorata turbulentei aerului ("down-wash") trebuie, de asemenea, luata in considerare la planificarea pistei.
Deoarece fiecare albina este construita manual si chiar si cele mai mici diferente de fabricatie pot influenta comportamentul de zbor, albinele au, de asemenea, o functie de calibrare automata: dupa un scurt zbor de testare, fiecare albina isi determina parametrii de control optimizati individual. In acest fel, algoritmul inteligent poate rezolva diferentele hardware dintre fiecare albina in parte, permitand ca intregul roi sa fie controlat din exterior ca si cum toate albinele ar fi identice.
BionicBee se foloseste de numeroase cunostinte dobandite de dezvoltatorii nostri in proiectele anterioare. Se alatura astfel unei serii de obiecte zburatoare bionice care au fost create in cadrul retelei noastre Bionic Learning Network. De peste 15 ani, proiectam suporturi de cercetare ale caror principii tehnice de baza sunt derivate din natura. In paginile urmatoare va puteti face o idee despre asta.