BionicFlyingFox: Ultrakönnyű repülésre képes eszköz okos kinematikával

A BionicFlyingFox megalkotásához a FESTO Bionic Learning Network-jének fejlesztői részletesen tanulmányozták a repülőkutyák mozgását és ezt igyekeztek felhasználni az eszköz létrehozásához. Az integrált fedélzeti elektronika külső mozgáskövető rendszerrel történő kombinációja megteremti a lehetőségét annak, hogy az ultrakönnyű repülő eszköz félig autonóm módon mozoghasson meghatározott légtérben.

A repülőkutya a denevérek (Chiroptera) rendjéhez tartozik – ezek az egyedüli emlősök, amelyek képesek aktívan repülni. Különös ismertetőjegyük a rugalmas szárny, amely mintegy membránként segíti a repülést, és a mellső végtagok ujjaitól egészen az alsó végtagízületekig nyúlik. Repülés közben az állatok a szárny szögének és feszítettségének változtatását az ujjaikkal végzik, így haladnak előre a levegőben és érik el a maximális magasságot a lassú manőverek kivitelezésével.

Agilis kinematika a természetről mintázva

A megépített repülőkutya 228 cm-es szárnyfesztávolságával és 87 cm-es testhosszával mindössze 580 g-ot nyom. Akárcsak a természetben előforduló “testvérének” a BionicFlyingFox-nak is két részre oszthatjuk a szárnykinematikáját: egy elsődleges és egy másodlagos darabra, ezeket pedig elasztikus, szőtt membránnal borították a tervezők. A membrán ugyanúgy az ujjaktól a hátsó végtagízületekig tart, mint a repülőkutyák testén a szárny, így meglehetősen nagy szárnyterület biztosítható. A biológiai modellhez hasonlóan, a mesterségesen létrehozott repülőkutyának is egy síkban helyezkedik el az összes szárnyízülete – ez biztosítja a szárnyak állásának és szögeinek könnyű és összehangolt irányítását.

Speciális repülő membrán

A BionicFlyingFox megalkotásakor egy papírvékony, könnyű, ám erős és rugalmas membránt használtak a szárny kialakítására. Az összeillesztett rétegeket és az elasztikus szövetet 45.000 ponton hegesztették egymáshoz. Rugalmasságának köszönhetően még a szárnyak zárt állapotában is gyűrődésmentes maradhat. Az anyag méhsejt struktúrája véd az apró szakadások tovaterjedésétől – tehát a BionicFlyingFox akár sérült szárnnyal is képes folytatni a repülését.

00000-bionicflyingfox-info-en-1532x900px

Félautomata repülés egy meghatározott légtérben

A BionicFlyingFox egy meghatározott légtérben önállóan képes repülni, miközben egy mozgáskövető rendszerrel kommunikál, amely folyamatosan rögzíti a pozícióját. Ezzel egy időben a mozgásvezérlő rendszer megtervezi a repülés pályáját és előállítja a szükséges mozgásparancsokat. A felszállást és a landolást egy ember irányítja, az automata mód csak a repülés során működik.

Mozgó kamerarendszer a pontos helymeghatározáshoz

A mozgáskövető rendszer két infravörös kamerát használ, amelyek egy pásztázó rendszeren helyezkednek el, ez pedig lehetővé teszi a kamerák forgatását – így a teljes repülőmozgás követését. A BionicFlyingFox-ot négy infravörös jeladó nyomán követik ezek a kamerák.

06154-bionicflyingfox-1532x900px

Gépi tanulás az ideális repülési pályából

A kamerák képei egy központi számítógépen kerülnek feldolgozásra. Ez számítja ki a repüléshez szükséges adatokat és irányítja a mozgást. Emellett az előre programozott pályák tárolására is alkalmas, ezekre a különböző repülési manőverek kivitelezése során lehet szükség. A szárnymozgásokat mesterséges intelligencia határozza meg magán az eszközön, ebben a BionicFlyingFox-ban elhelyezett elektronika és az ismert komplex viselkedésminták vannak segítségére.

A repülőkutya az ehhez szükséges vezérlőalgoritmusokat a központi számítógépből kapja, amely a repülések során folyamatosan elemzi és fejleszti őket. A BionicFlyingFox képes a repülés közben optimalizálni a viselkedését és minden egyes próbálkozásnál egyre jobban teljesíti az elvárt manővereket és pontosabban követi az előírt pályákat. A repülést magát a végtagok mozgása és így a szárnyak helyzete határozza meg.

A FESTO mérnökei rendszeresen mintáznak eszközöket állatokról. Korábban már több, hasonló érdekességről írtunk, például a robotkengurúról, a bionikus hangyákról vagy a polipcsáp ihlette megfogókról.

ForrásFESTO

További információ:

A FESTO hivatalos honlapján.