BionicBee kan autonoom in een zwerm vliegen

Een nieuwe drone van het Bionic Learning Network is in staat met een groot aantal van zijn soortgenoten autonoom in een zwerm te vliegen. Daarbij is het mogelijk de volledige zwerm als geheel aan te sturen.

De BionicBee is een ontwikkeling van het Bionic Learning Network. Dit is een internationaal onderzoeksnetwerk opgericht door Festo bestaande uit diverse hogescholen en instituten, ontwikkelingsbedrijven en particuliere uitvinders. De drone kan met een groot aantal van zijn soortgenoten in een zwerm vliegen in een binnenomgeving, zonder hierbij met elkaar in botsing te komen. De aansturing van de drones vindt daarbij plaats in een centrale computer, die voor iedere BionicBee een eigen pad berekent.

Positiebepaling met ultra-wideband technologie

Nauwkeurige positiebepaling van de drones is voor dit proces noodzakelijk. De drones kunnen met behulp van ultra-wideband (UWB) technologie hun eigen positie berekenen. Hiervoor zijn in de testomgeving acht UWB-zenders geplaatst op twee verschillende hoogtes. Deze UWB-zenders sturen signalen naar de individuele BionicBees, die hiermee onafhankelijk hun afstand tot de zenders kunnen berekenen. Deze afstandsbepalingen stellen de BionicBee vervolgens in staat hun exacte locatie te bepalen.

De drones communiceren hun positie met de centrale computer, die het vliegpad berekent. Dit is een complex proces, waarbij met diverse factoren rekening moet worden gehouden. Zo veroorzaken de drones turbulentie, die van invloed kan zijn op het vlieggedrag. Denk echter ook aan kleine afwijkingen in iedere drone, doordat iedere BionicBee handmatig is vervaardigd.

Algoritme compenseert afwijkingen

Voor het compenseren van deze afwijkingen beschikt de BionicBee over een automatische kalibratiefunctie. Bij het gebruik daarvan maakt de drone een korte testvlucht, en optimaliseert op basis van meetwaarden zijn individuele configuratie. Een intelligent algoritme compenseert daarbij voor hardwarematige afwijkingen tussen de drones.

De BionicBee is 220 millimeter lang en kent een spanbreedte van 240 millimeter. De drone weegt ongeveer 34 gram. Hiermee is de BionicBee het lichtste vliegende object dat de onderzoekers van het Bionic Learning Network tot nu toe hebben gecreëerd. De lichtgewicht constructie is onder meer noodzakelijk voor een optimale manoeuvreerbaarheid en vliegtijd, meldt Festo.

Veel componenten in klein lichaam

De kleine afmetingen betekenen ook dat er weinig ruimte is voor de diverse componenten waaruit de drone is opgebouwd. Zo omvat het lichaam van de bionische bij onder meer het slagvleugelmechanisme, de communicatietechnologie en de besturingscomponenten voor de vleugelslag en de aanpassing van de vleugelgeometrie. Denk echter ook aan een borstelloze motor, drie servomotoren, de accu, de versnellingsbak en diverse printplaten.

De BionicBee vliegt met een slagfrequentie van 15 tot 20 herz, waarbij de vleugels heen en weer slaan in een hoek van 180 graden. Hoe hoger het toerental van de borstelloze motor, hoe hoger de slagfrequentie en lift. De drie servomotoren bevinden zich aan de vleugelwortel, en veranderen de geometrie van de vleugel. Dit maakt het bepalen van de effectiviteit in bepaalde vleugelposities en opgewekte lift mogelijk.

Bionic Learning Network

De volgende partij nemen deel aan het Bionic Learning Network:

• Hogescholen en onderwijsinstellingen: Onder meer TU Berlin, Delft University of Technology, Universität Frankfurt, TU Ilmenau, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung Linz, Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie Marburg, TU München, Hochschule Oslo und Akershus, Department of Product Design, University of Applied Sciences Ravensburg-Weingarten, ZeMA Saarbrücken, Universität Stuttgart, CIN Universität Tübingen, Universität Ulm en Fraunhofer IPA
  
• Externe bedrijven: Onder andere aeroix GmbH, Ebert Zobel Industrial Design GbR, Effekt-Technik GmbH, Evologics GmbH, JNTec GbR, Nnaisense SA en Sachs Engineering

Het netwerk ontwikkelde eerder al diverse andere bionische dieren. Denk daarbij aan kunstmatige zwaluwen (BionicSwift), vlinders (eMotionButterflies), libelle (BionicOpter), vogels (SmartBird) en vleerhond (BionicFlyingFox).

Meer informatie over het Bionic Learning Network is hier beschikbaar. Lees hier meer over de BionicBee.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Beeld: Festo