В рамках Bionic Learning Network, ми вже понад 15 років займаємося польотами. Відтоді ми досліджували численні літаючі об’єкти та їхні природні принципи та впровадили їх технологічні аналоги, навчаючись на біологічних моделях. Основною проблемою була автономна поведінка рою. Завдяки BionicBee наша команда вперше розробила літаючий об’єкт, який може літати у великих кількостях і повністю автономно в групі.
Приблизно 34 грами, довжина 22 сантиметрів і розмах крил 24 сантиметр, BionicBee є найменшим літаючим об’єктом Bionic Learning Network на сьогоднішній день. Вперше розробники використали методологію генеративного проектування: після введення кількох параметрів програмне забезпечення, засноване на визначених принципах проектування, знаходить оптимальну структуру, щоб використовувати якомога менше матеріалів, забезпечуючи при цьому максимально стабільну конструкцію. Ця стабільна легка конструкція необхідна для хорошої маневреності та тривалості польоту.
Компактна конструкція механізму помаху крил, комунікаційні технології та компоненти керування для помаху крил і адаптації геометрії крил розташовані в тілі бджоли. Безщітковий двигун, три серводвигуни, акумулятор, коробка передач і різні друковані плати встановлені на дуже маленькому просторі. Інтелектуальна взаємодія двигунів і механіки дозволяє, наприклад, точно регулювати частоту помахів крил і кут атаки руля висоти для різних маневрів.
Штучна бджола літає з частотою махів крил 15-20 Герц. Крила махають вперед-назад під кутом 180 градусів. Безщітковий двигун забезпечує змахування крил без люфту за допомогою точно керованої надлегкої механічної конструкції. Чим вище число обертів, тим вище частота помахів і плавучість. Три серводвигуни в корені крила цілеспрямовано змінюють геометрію крила, таким чином підвищуючи ефективність у певних положеннях крила та спричиняючи цілеспрямовану зміну генерованої підйомної сили.
Якщо бджола має летіти вперед, геометрія регулюється таким чином, щоб підйомна сила в задньому положенні положення крил була більшою, ніж у передньому положенні. В результаті тіло нахиляється і бджола переходить у політ вперед. Якщо геометрія налаштована таким чином, що праве крило створює більше підйомної сили, ніж ліве, бджола зміщується навколо поздовжньої осі вліво і відлітає вбік. Іншою можливістю є регулювання таким чином, щоб одне крило створювало більшу підйомну силу спереду, а друге крило створювало більшу підйомну силу ззаду. Це обертає бджолу навколо вертикальної осі.
Автономна поведінка десяти бджіл досягається за допомогою внутрішньої системи локалізації з надширокосмуговою технологією (UWB). Для цього в приміщенні на двох рівнях встановлено вісім якорів UWB. Це дозволяє точно вимірювати час отримання сигналу, і бджоли можуть локалізувати себе в просторі. Якір UWB надсилає сигнали окремим бджолам, які самостійно вимірюють відстань до відповідних елементів передавача та можуть використовувати відмітку часу для розрахунку свого власного положення в просторі.
Щоб літати роєм, бджоли слідують маршрутами, заданими центральним комп’ютером. Для безпечного польоту без зіткнень у щільному строю необхідний високий рівень просторової та часової точності. Під час планування шляху слід також враховувати можливу взаємну взаємодію, викликану турбулентністю повітря („down-wash“ або "змив")
Оскільки кожна бджола створена вручну, і навіть найменші виробничі відмінності можуть вплинути на поведінку польоту, бджоли також мають функцію автоматичного калібрування: після короткого тестового польоту кожна бджола визначає індивідуально оптимізовані параметри контролера. Таким чином, інтелектуальний алгоритм може обчислити апаратні відмінності між окремими бджолами, і весь рій можна контролювати ззовні, ніби всі бджоли ідентичні.
З BionicBee використовуються численні висновки, отримані нашими розробниками в попередніх проектах. Таким чином, він вписується в серію біонічних літаючих об’єктів, які були створені в рамках нашої Bionic Learning Network. Понад 15 років ми розробляємо дослідницькі рухомі прототипи, основні технічні принципи яких походять від природи. Ви можете отримати додаткову інформацію на наступних сторінках.