De BionicBee is het kleinste vliegende object van het Bionic Learning Network tot nu toe. Voor het eerst gebruikten de ontwikkelaars de methodologie van generatief ontwerp.

Autonoom vliegen in een zwerm

Motion, Gears & Drives 24 april 2024

BionicBee – ultralicht vliegend object met precieze besturing

Al meer dan 15 jaar houdt het Festo Bionic Learning Network zich bezig met de fascinatie van vliegen. Naast de technische ontcijfering van de vogelvlucht heeft het team talrijke andere vliegende objecten en hun natuurlijke principes onderzocht en technologisch geïmplementeerd. Met de BionicBee heeft het Bionic Learning Network nu voor het eerst een vliegend object ontwikkeld dat in grote aantallen en volledig autonoom in een zwerm kan vliegen. De BionicBee presenteerde onlangs zijn eerste vliegshow op de Hannover Messe 2024.

Natuurlijke vliegmanoeuvres met vier vrijheidsgraden: De kunstbij vliegt met een vleugelslagfrequentie van 15 tot 20 hertz. De vleugels slaan naar voren en naar achteren in een hoek van 180 graden.

Met een gewicht van ongeveer 34 gram, een lengte van 220 millimeter en een spanwijdte van 240 millimeter is de BionicBee het kleinste vliegende object dat tot nu toe is gemaakt door het Bionic Learning Network. Voor het eerst gebruikten de ontwikkelaars de methode van generatief ontwerp: na het invoeren van slechts een paar parameters, gebruikt een softwareapplicatie gedefinieerde ontwerpprincipes om de optimale structuur te vinden om zo weinig mogelijk materiaal te gebruiken met behoud van een zo stabiel mogelijke constructie. Deze consistente lichtgewicht constructie is essentieel voor een goede wendbaarheid en vliegtijd.

Het autonome gedrag van de bijenzwerm wordt bereikt met behulp van een indoor lokalisatiesysteem met ultra-wideband (UWB) technologie. Hiervoor zijn acht UWB ankers geïnstalleerd in de ruimte op twee niveaus. Hierdoor is een nauwkeurige tijdmeting mogelijk en kunnen de bijen zichzelf in de ruimte lokaliseren. De UWB ankers sturen signalen naar de individuele bijen, die onafhankelijk van elkaar de afstanden tot de respectieve zendelementen kunnen meten en hun eigen positie in de ruimte kunnen berekenen aan de hand van de tijdstempels.

Functionele integratie in een kleine ruimte: Het bijenlichaam bevat het compacte ontwerp voor het vleugelslagmechanisme, de communicatietechnologie en de besturingscomponenten voor de vleugelslag en de aanpassing van de vleugelgeometrie

Om in een zwerm te vliegen, volgen de bijen de paden die door een centrale computer worden gespecificeerd. Om veilig en zonder botsingen te kunnen vliegen in dichte formatie is een hoge mate van ruimtelijke en temporele nauwkeurigheid vereist. Bij het plannen van het pad moet ook rekening worden gehouden met de mogelijke onderlinge interactie door luchtturbulentie “downwash”.

Omdat elke bij handgemaakt is en zelfs de kleinste fabricageverschillen het vlieggedrag kunnen beïnvloeden, hebben de bijen bovendien een automatische kalibratiefunctie: Na een korte testvlucht bepaalt elke bij zijn individueel geoptimaliseerde regelaarparameters. Het intelligente algoritme kan zo de hardwareverschillen tussen de individuele bijen berekenen, waardoor de hele zwerm van buitenaf kan worden bestuurd alsof alle bijen identiek zijn.