V okviru našega bioničnega učnega omrežja že več kot 15 let raziskujemo navdušenje nad letenjem. Od takrat smo raziskali in tehnološko izvedli številne nadaljnje leteče predmete in njihova naravna načela, pri čemer smo se učili iz bioloških modelov. Velik izziv je predstavljalo avtonomno obnašanje roja. Naša ekipa je s čebelo BionicBee prvič razvila leteči predmet, ki lahko leti v velikem številu in popolnoma avtonomno v roju.
Čebela BionicBee tehta približno 34 gramov, v dolžino meri 22 centimetrov, razpon kril pa je 24 centimetrov in je najmanjši leteči predmet, ki ga je doslej izdelalo bionično učno omrežje. Razvijalci so prvič uporabili metodologijo generativnega oblikovanja: po vnosu nekaj parametrov programska oprema na podlagi opredeljenih načel oblikovanja poišče optimalno strukturo, da bi uporabili čim manj materiala in čim bolj stabilno konstrukcijo. Ta dosledna lahka konstrukcija je osnovni pogoj za dobro okretnost in trajanje leta.
Kompaktna konstrukcija za mehanizem plapolajočega krila, komunikacijska tehnologija in krmilne komponente za plapolanje krila in prilagajanje geometrije krila so nameščeni v čebeljem telesu. Brezkrtačni motor, trije servomotorji, baterija, menjalnik in različna vezja so nameščeni na zelo majhnem prostoru. Inteligentna interakcija motorjev in mehanike omogoča na primer natančno prilagajanje frekvence udarcev kril pri različnih manevrih.
Umetna čebela leti s frekvenco udarcev od 15 do 20 Herzov. Pri tem krila udarjajo naprej in nazaj pod kotom 180 stopinj. Brezkrtačni motor poganja krilni udar brez zračne lege prek natančno vodene, izjemno lahke mehanske konstrukcije. Večja je hitrost, večja sta frekvenca hoda in dvig. Trije servomotorji pri korenu krila usmerjeno spreminjajo geometrijo krila, s čimer povečujejo učinkovitost v določenih položajih krila in povzročajo usmerjeno spreminjanje ustvarjenega vzgona.
Če naj bi čebela letela naprej, se geometrija prilagodi tako, da je vzgon v zadnjem položaju krila večji kot v sprednjem položaju. Zaradi tega se telo nagne naprej (naklon) in čebela začne leteti naprej. Če je geometrija nastavljena tako, da desno krilo ustvarja večji vzgon kot levo, se čebela zavrti (kotali) okoli vzdolžne osi v levo in odleti vstran. Druga možnost je, da ga prilagodite tako, da eno krilo ustvarja več vzgona spredaj, drugo krilo pa zadaj. To povzroči, da se čebela vrti (zobnik) okoli navpične osi.
Avtonomno vedenje desetih čebel je doseženo s pomočjo notranjega sistema za lokalizacijo z ultraširokopasovno tehnologijo (UWB). V ta namen je v sobi na dveh ravneh nameščenih osem sider UWB. To omogoča natančno merjenje časa delovanja, čebele pa se lahko v sobi same locirajo. Sidra UWB pošiljajo signale posameznim čebelam, ki neodvisno merijo razdalje do posameznih oddajnih elementov in lahko na podlagi časovnih žigov izračunajo svoj položaj v prostoru.
Za let v roju čebele sledijo potem, ki jih določi osrednji računalnik. Za varno letenje v tesni formaciji brez trkov je potrebna visoka prostorska in časovna natančnost. Pri načrtovanju proge je treba upoštevati tudi morebitno medsebojno vplivanje zaradi zračne turbulence ("down-wash").
Ker je vsaka čebela izdelana ročno in lahko že najmanjše proizvodne razlike vplivajo na obnašanje pri letenju, imajo čebele tudi funkcijo samodejnega umerjanja: po kratkem preizkusnem letu vsaka čebela določi svoje individualno optimizirane parametre krmilnika. Na ta način lahko pametni algoritem odpravi razlike v strojni opremi med posameznimi čebelami, kar omogoča, da se celotni roj upravlja od zunaj, kot da bi bile vse čebele enake.
BionicBee uporablja številna spoznanja, ki so jih naši razvijalci pridobili v prejšnjih projektih. Tako se je pridružil vrsti bioničnih letečih predmetov, ki so bili ustvarjeni v okviru naše bionične učne mreže. Že več kot 15 let oblikujemo raziskovalne podpore, katerih osnovna tehnična načela izhajajo iz narave. Na naslednjih straneh si lahko ogledate majhen vpogled.