BionicSwift: kunstmatige vogels om fabrieksprocessen te bewaken

Ze zijn wendbaar, zeer licht en klein en kunnen zelfs lussen en scherpe bochten vliegen: de BionicSwifts van Festo. De vijf kunstmatige zwaluwen kunnen op een gecoördineerde en autonome manier in een bepaald luchtruim bewegen door te communiceren met een op radio gebaseerde indoor-gps.

Bij het ontwerp van de robotvogels lag de focus op het gebruik van lichtgewicht constructies, net als hun biologische voorbeeld. Want in techniek geldt hetzelfde als in de natuur: hoe minder gewicht er moet worden verplaatst, hoe lager het materiaalgebruik en het energieverbruik. En dus, met een lichaamslengte van 44,5 centimeter en een spanwijdte van 68 centimeter, wegen de bionische vogels slechts 42 gram.

Aerodynamisch verenkleed voor een efficiënte vlucht

Om de vliegmanoeuvres zo natuurgetrouw mogelijk uit te voeren, zijn de vleugels gemodelleerd naar het verenkleed van vogels. De afzonderlijke lamellen zijn gemaakt van een ultralicht, flexibel maar zeer robuust schuim en liggen als dakpannen op elkaar. Ze zijn verbonden met een koolstofveer en zijn vastgemaakt aan de eigenlijke hand- en armvleugels zoals bij echte vogels.

Tijdens de opgaande slag van de vleugel waaien de afzonderlijke lamellen uit zodat er lucht door de vleugel kan stromen. Hierdoor hebben de vogels minder kracht nodig om de vleugel omhoog te trekken.

Tijdens de neergaande slag sluiten de lamellen zich zodat de vogels meer vliegkracht kunnen genereren. Door deze natuurgetrouwe replica van de vleugels hebben de BionicSwifts een beter vliegprofiel.

Veel technologie en de kleinste ruimtes

Het vogellichaam bevat de compacte constructie voor het vleugelklapmechanisme, de communicatietechnologie, de besturingscomponenten voor het klappen van de vleugels en de lift, de staart. Een borstelloze motor, twee servomotoren, de batterij en verschillende printplaten voor radio, bediening en lokalisatie zijn allemaal in een zeer kleine ruimte geïnstalleerd.

Door de intelligente interactie van motoren en mechanica kunnen bijvoorbeeld de frequentie van de vleugelslag en de aanvalshoek van de lift nauwkeurig worden aangepast voor de verschillende manoeuvres.

Coördinatie van vliegmanoeuvres via GPS

Radiogestuurde indoor-gps met ultrabreedbandtechnologie (UWB) maakt het gecoördineerd en veilig vliegen van de BionicSwifts mogelijk. Hiervoor worden meerdere radiomodules in één ruimte geïnstalleerd. Deze bakens lokaliseren elkaar vervolgens en bepalen het gecontroleerde luchtruim. Elke robotvogel is ook uitgerust met een radiobaken. Deze zendt signalen naar de andere bakens, die vervolgens de exacte positie van de vogel kunnen lokaliseren en de verzamelde gegevens naar een centrale mastercomputer kunnen sturen, die als navigatiesysteem fungeert.

Dit kan worden gebruikt voor routeplanning, zodat voorgeprogrammeerde routes de vogels hun vliegroute geven. Als de vogels door plotselinge veranderingen in omgevingsinvloeden zoals wind of thermiek afwijken van hun vliegroute, corrigeren ze direct zelf hun vliegroute en grijpen in deze situatie autonoom in. Radiocommunicatie maakt exacte positiedetectie mogelijk, zelfs als het visuele contact gedeeltelijk wordt gehinderd door obstakels. Het gebruik van UWB als radiotechnologie garandeert een veilige en probleemloze werking.

Nieuw elan voor intralogistiek

Het intelligente netwerk van vluchtobjecten en GPS-routing zorgt voor een 3D-navigatiesysteem dat kan worden gebruikt in de netwerkfabriek van de toekomst. De precieze lokalisatie van de materiaal- en goederenstroom zou bijvoorbeeld de procesvolgorde kunnen verbeteren en knelpunten kunnen voorzien. Bovendien zouden autonoom vliegende robots bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden om materialen te vervoeren en zo het ruimtegebruik binnen een fabriek met hun vluchtcorridors te optimaliseren.

Bron: Festo Corporate