01/05/2024
Door Ad Spijkers
De BionicBee is een ultralicht vliegend object met nauwkeurige bediening.
Het Bionic Learning Network van Festo (met Nederlandse vestiging in Delft) houdt zich al meer dan vijftien jaar bezig met de fascinatie van vliegen. Behalve de technische decodering van vogelvluchten heeft het team talloze andere vliegende objecten en hun natuurlijke principes onderzocht en technologisch geïmplementeerd. Met de BionicBee heeft het Bionic Learning Network een vliegend object ontwikkeld dat in grote aantallen en volledig autonoom in een zwerm kan vliegen.
Autonoom in een zwerm
Met een massa van ongeveer 34 g, een lengte van 220 mm en een spanwijdte van 240 mm is de BionicBee het kleinste vliegende object van het Bionic Learning Network tot nu toe. De ontwikkelaars maakten voor het eerst gebruik van de methodologie van generatief ontwerp. Na het invoeren van enkele parameters vindt software de optimale structuur op basis van gedefinieerde ontwerpprincipes. Doel is zo min mogelijk materiaal te gebruiken met een zo stabiel mogelijke constructie. Deze consistente lichtgewicht constructie is essentieel voor een goede manoeuvreerbaarheid en vliegduur.
Het autonome gedrag van de bijenzwerm wordt bereikt met behulp van een indoor lokatiebepalingssysteem met ultrabreedbandtechnologie (UWB). Hiervoor worden op twee niveaus in de ruimte acht UWB-ankers geïnstalleerd. Hierdoor is een nauwkeurige tijdmeting mogelijk en kunnen de bijen zichzelf in de kamer lokaliseren. De UWB-ankers sturen signalen naar de individuele bijen, die onafhankelijk de afstanden tot de respectievelijke zendelementen meten. Op basis van de tijdstempels kunnen ze hiermee hun positie in de ruimte berekenen.
Aansturing
Om in een zwerm te vliegen, volgen de bijen paden die door een centrale computer zijn uitgezet. Een hoog niveau van ruimtelijke en tijdnauwkeurigheid is noodzakelijk voor een veilige en botsingsvrije vlucht in dichte formatie. Bij het plannen van het traject moet ook rekening worden gehouden met de mogelijke onderlinge interactie die wordt veroorzaakt door luchtturbulentie ('down-wash').
Omdat elke bij met de hand wordt gebouwd en zelfs de kleinste productieverschillen het vlieggedrag kunnen beïnvloeden, beschikken de bijen bovendien over een automatische kalibratiefunctie. Na een korte testvlucht bepaalt elke bij zijn individueel geoptimaliseerde controllerparameters. Op deze manier kan het intelligente algoritme de hardware-verschillen tussen de individuele bijen berekenen en kan de hele zwerm van buitenaf worden bestuurd alsof alle bijen identiek zijn.
Foto: Festo