Вече повече от 15 години Festo изследва чудото на полета като част от програмата си Bionic Learning Network. През това време инженерите на компанията са наблюдавали най-различни летящи обекти и техните природни дадености, учейки се от тези биологични модели, за да създадат на тяхната база собствена технология. „Автономното поведение на един рояк все още представлява голямо предизвикателство. BionicBee е първият летящ обект, който екипът на Festo е разработил за напълно автономно летене на голям брой обекти както самостоятелно, така и като част от рояк. Моделът бе представен за първи път по време на тазгодишното издание на търговското изложение Hannover Messe 2024“, разказаха за ДигиталнаИндустрия.bg от доказаната българска търговска и инженерингова фирма Ритбул, която е партньор на Festo у нас.

Свръхлеки летящи обекти с деликатен дизайн

С тегло от около 34 g, дължина 22 cm и размах на крилете 24 cm, BionicBee е най-малкият летящ обект от програмата Bionic Learning Network на Festo. Това е първият случай, когато разработчиците на компанията са използвали метода на генеративното проектиране. След въвеждане на няколко параметъра софтуерът намира оптималната структура въз основа на специфични принципи на проектиране, за да използва възможно най-малко материал и да създаде най-стабилната конструкция. Такъв тип конструкция е от решаващо значение за добрата маневреност и продължителност на полета.

Функционална интеграция в ограничено пространство

„Тялото на бионичната пчела има компактен корпус, в който е позициониран механизмът за размахване на крилцата, комуникационната технология, както и контролните компоненти за управлението на всяко крило и адаптирането на неговата геометрия“, коментираха от Ритбул.

Безчетковият мотор, трите серводвигателя, батерията, редукторът и различни печатни платки са монтирани в изключително ограничено пространство. Интелигентното взаимодействие между двигателите и механиката означава, че честотата на ударите на крилото може да се регулира прецизно за различните маневри.

Маневри за естествен полет с четири степени на свобода

Бионичната пчела лети с честота на размаха на крилата от 15 до 20 Hz. Крилата бият напред-назад под ъгъл от 180°. Безчетковият двигател задвижва ударите на крилата без обратна реакция чрез прецизно направлявана, свръхлека механична конструкция. Колкото по-висока е скоростта, толкова по-голяма е честотата на ударите и подемната сила. Трите серводвигателя в основата на крилото променят геометрията на крилото по определен начин, като по този начин повишават ефективността на определени позиции и генерират специфична вариация на подемната сила.

„Ако пчелата трябва да лети напред, геометрията се регулира по такъв начин, че подемната сила при задното крило е по-голяма, отколкото на предното. Това кара тялото да се накланя напред и пчелата лети напред. Ако геометрията е регулирана по такъв начин, че дясното крило генерира по-голяма подемна сила от лявото крило, пчелата се върти около надлъжната ос вляво и отлита встрани. Друг вариант е геометрията да е настроена така, че едното крило да генерира по-голяма подемна сила в предната част, а другото крило да генерира по-голяма подемна сила в задната част. Това кара пчелата да се върти (отклонява) около вертикалната ос“, поясниха от Ритбул.

Автономно летене в рояк

Автономното поведение на десетте пчели в рояка е възможно благодарение на система за локализация в закрито помещение с използване на технология с ултраширока честотна лента (UWB). Осем фиксирани UWB устройства са монтирани на две нива в пространството. Това означава, че времето на работа може да бъде точно измерено и пчелите да бъдат позиционирани прецизно в пространството. UWB устройствата изпращат сигнали до отделните пчели, измервайки независимо разстоянията до предавателите и изчислявайки собствената си позиция в пространството чрез времевите маркери.

„За да летят в рояк, пчелите следват траектории, определени от централен компютър. Необходима е висока пространствена и времева прецизност за безопасен полет без сблъсък в плътна формация. При планирането на маршрута е необходимо да се отчита възможното взаимодействие между пчелите, причинено от генерираната въздушна турбуленция“, продължиха коментара си от Ритбул.

Тъй като всяка пчела се изработва на ръка, дори и най-малките производствени разлики могат да повлияят на поведението на пчелата при полет. Ето защо пчелите имат и функция за автоматично калибриране, така че след кратък тестов полет всяка пчела определя собствените си оптимизирани параметри за контролера. По този начин интелигентният алгоритъм е в състояние да определи хардуерните разлики на отделните пчели. Това от своя страна позволява целият рояк да бъде контролиран външно, сякаш всички пчели са еднакви.

„При разработването на BionicBee разработчиците са се възползвали от многобройните практически знания, които са натрупани по време на реализацията на предишни проекти. Това е поредният етап в разработката на бионични летящи обекти на Festo, които са създадени като част от програмата Bionic Learning Network“, допълниха още от Ритбул.

Информация за фирма Ритбул ЕООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и активни промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК.

Източник на снимковия материал: Ритбул, Festo