Немецкие инженеры создали бионическую робопчелу

Немецкая компания Festo представила летающего робота BionicBee, который имитирует своим внешним видом пчелу. Это 34-граммовый орнитоптер с двумя крыльями и длиной корпуса 22 сантиметра. В полете BionicBee имеет четыре степени свободы и может автономно летать в рое из десяти роботов. Пресс-релиз опубликован на сайте компании.

Инженеры исследовательского подразделения немецкой компании Festo, занимающейся производством промышленного оборудования, уже много лет создают бионических роботов, которые своим внешним видом и способом передвижения напоминают настоящих животных. К примеру, они создали робота-муравья, восьминогого робопаука-трансформера, а также несколько летающих роботов, среди которых, робот-бабочка, летучая лисица и робострекоза, с помощью которых инженеры изучали особенности полета живых существ.

Недавно они представили нового летающего бионического робота под названием BionicBee, который своим внешним видом напоминает пчелу. Это орнитоптер, корпус которого изготовлен в форме тела насекомого. Длина корпуса составляет 22 сантиметра, а размах двух крыльев — 24 сантиметра. При этом масса робота в сборе равна всего лишь 34 граммам. Чтобы добиться такого результата, разработчики использовали метод генеративного дизайна, который позволил оптимизировать конструкцию и использовать для ее создания минимум материала.

Оба крыла махолета могут взмахивать с частотой от 15 до 20 герц, отклоняясь в диапазоне 180 градусов вперед и назад. В движение их приводит бесщеточный электромотор. Три дополнительных сервопривода, установленные в основании крыльев, отвечают за управление полетом. Они контролируют геометрию каждого крыла, изменяя подъемную силу в зависимости от фазы взмаха.

Например, для того, чтобы пчела полетела вперед, форма крыльев подстраивается таким образом, чтобы их подъемная сила была выше в момент, когда они отклоняются назад. Это приводит к тому, что робот наклоняется вперед и летит в этом направлении. Чтобы создать крен, подъемная сила увеличивается индивидуально на левом или правом крыле соответственно. Для вращения вокруг вертикальной оси (рысканье), робопчела создает дифференциальную разницу в подъемной силе между крыльями: одно крыло создает большую подъемную силу в передней позиции, а второе — когда отклоняется назад.

Главная особенность BionicBee — возможность автономного совместного полета нескольких роботов одновременно. На данный момент количество роботов в рое может достигать десяти, а полет возможен в помещении, где установлена система позиционирования на основе сверхширокополосных сигналов, включающая восемь UWB-анкеров, расположенных на разных уровнях помещения для точного измерения координат робопчел в реальном времени. Орнитоптеры следуют траекториям, задаваемым центральным компьютером, который обеспечивает безопасный и синхронизированный полет в плотной формации. При планировании маршрута также учитывается взаимное влияние, вызванное потоками воздуха от крыльев.

Каждый экземпляр BionicBee собирается вручную, что вносит небольшие различия в летные характеристики беспилотников. Встроенная функция автоматической калибровки позволяет после небольшого тестового полета оптимизировать параметры управления каждого экземпляра. После этого алгоритм учитывает аппаратные различия между отдельными робопчелами и в дальнейшем роем можно управлять так, как если бы все махолеты в нем были одинаковыми.

Существуют орнитоптеры и с более сложной конструкцией. Например, недавно инженеры из Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики показали гибридный орнитоптер с четырьмя крыльями, вспомогательными пропеллерами и гусеницами, который может садиться на стены и ездить по ним.