Wyjątkowa pszczoła Festo

fot. pixabay

Na targach Hannover Messe firma Festo zaprezentowała bioniczną pszczołę.

Nowy robot waży około 34 gramy, ma 220 mm długości i 240 mm rozpiętości skrzydeł, co czyni go najmniejszym stworzonym dotychczas przez Bionic Learning Network obiektem latającym. Nowe urządzenia potrafią latać w rojach i podążać ścieżkami określonymi przez centralny komputer.

W ciele bionicznej pszczoły znajduje się mechanizm napędzający skrzydła, w tym silnik bezszczotkowy, trzy serwomotory, akumulator, reduktor oraz układy sterownicze i komunikacyjne. Inteligentna interakcja pomiędzy silnikami i konstrukcją mechaniczną pozwala na to, aby częstotliwość uderzeń skrzydeł można było dostosowywać w celu wykonywania precyzyjnych manewrów.

Sztuczna pszczoła posiada cztery stopnie swobody i macha skrzydłami z częstotliwością 15–20 Hz. Bezszczotkowy silnik napędza je bez luzu za pomocą ultralekkiego mechanizmu, dzięki czemu poruszają się one do tyłu i do przodu pod kątem 180 stopni. Im wyższa prędkość silnika, tym wyższa siła nośna. Trzy serwomotory u podstawy skrzydeł zmieniają ich geometrię, zwiększając w ten sposób efektywność lotu przy niektórych pozycjach skrzydeł i pozwalają generować zmiany w sile nośnej. Aby bioniczne pszczoły mogły poruszać do przodu, geometrię dostosowuje się w taki sposób, aby siła nośna tylnego skrzydła była wyższa niż przedniego. Powoduje to przechylenie ciała robota do przodu.

Autonomiczne zachowanie roju BionicBee osiąga się za pomocą wewnętrznego systemu lokalizacji opartego na technologii ultraszerokopasmowej (UWB). Znaczniki UWB umożliwiają dokładny pomiar czasu i pozwalają pszczołom precyzyjnie zlokalizować się w przestrzeni. Wysyłają do każdej pszczoły sygnały, mierząc odległość do nadajników i obliczając ich położenie przestrzenne na podstawie sygnatur czasu. Aby zapewnić bezpieczny, bezkolizyjny lot w zwartym szyku, niezbędna jest wysoka dokładność przestrzenna i czasowa. Planując ścieżki pszczół, należy wziąć pod uwagę możliwe interakcje między nimi spowodowane turbulencjami.

Każda pszczoła jest wykonywana ręcznie i najmniejsze różnice produkcyjne mogą mieć wpływ na jej zachowanie w locie. Z tego powodu posiadają funkcję automatycznej kalibracji. Dedykowany algorytm oblicza różnice sprzętowe pomiędzy poszczególnymi pszczołami, umożliwiając sterowanie całym rojem z zewnątrz, tak jakby wszystkie były identyczne.

Do stworzenia BionicBee twórcy po raz pierwszy wykorzystali techniki projektowania generatywnego. Po wprowadzeniu kilku parametrów aplikacja określiła optymalną strukturę, aby użyć jak najmniejszej ilości materiału, zachowując jednocześnie najbardziej stabilną wydajność. Ta lekka konstrukcja była kluczowa do osiągnięcia zwrotności pszczoły i wydłużenia czasu jej lotu.

(rr)