BionicBee, o primeiro objeto voador que pode voar de forma totalmente autônoma em grande número e como parte de um enxame
ATUALIZADO: 03/05/2024
A mais recente criação da Festo, apresentada na Bionic Learning Network, revela um avanço significativo na tecnologia de robôs autónomos com o seu design inspirado na natureza. Os BionicBees, pequenos robôs voadores, representam não apenas um feito tecnológico, mas também um exemplo brilhante de biomimética em robótica.
Inspiração Natural e Características Técnicas
BionicBees são projetados para imitar o voo coordenado das abelhas. Com uma envergadura de 24 centímetros e pesando apenas 34 gramas, estes pequenos robôs podem voar de forma autónoma e coordenar-se em enxames, um feito nunca antes visto em objetos voadores do seu tamanho.
Utilizando software de design generativo, os engenheiros da Festo otimizaram a estrutura do BionicBee. Essa abordagem permite que a menor quantidade de material seja utilizada, mantendo a estabilidade, característica crucial para a manobrabilidade e duração do voo.
Avanços tecnológicos
Cada BionicBee contém um motor sem escova, três servo motores, uma bateria, um redutor e vários circuitos impressos integrados em um pequeno espaço. O sofisticado sistema permite que os BionicBees naveguem com precisão graças às âncoras de banda ultralarga.
A frequência de batida das asas desses robôs pode variar entre 15 e 20 hertz, que é ajustada para controlar a sustentação e a direção por meio de servomotores que alteram a geometria das asas.
Montagem e Calibração
A precisão na montagem de cada BionicBee é essencial, pois qualquer desvio pode afetar o seu desempenho. Felizmente, esses robôs possuem um recurso de autocalibração que corrige irregularidades de hardware durante um curto voo de teste, garantindo que cada membro do enxame funcione de forma idêntica e segura.
Voo de enxame autônomo
O comportamento autônomo das dez abelhas é possível graças a um sistema de localização interna com tecnologia de banda ultralarga (UWB). Oito âncoras UWB estão instaladas em dois níveis do espaço. Isto significa que o tempo de operação pode ser medido com precisão e as abelhas podem ser posicionadas no espaço. As âncoras UWB enviam sinais para abelhas individuais, que medem independentemente as distâncias até os transmissores e podem calcular sua própria posição no espaço usando carimbos de data e hora.
Para enxamear, as abelhas seguem caminhos especificados por um computador central. Alta precisão espacial e temporal é necessária para um vôo seguro e sem colisões em formação próxima. No planejamento da rota, também devem ser levadas em consideração as possíveis interações causadas pela turbulência do ar (“downwash”).
Como cada abelha é construída à mão, mesmo as menores diferenças na fabricação podem influenciar o comportamento de voo. Por este motivo, as abelhas também possuem uma função de calibração automática, para que após um curto voo de teste, cada abelha determine seus próprios parâmetros de controle otimizados. É assim que o algoritmo inteligente pode resolver as diferenças de hardware entre cada abelha. E isso, por sua vez, permite que todo o enxame seja controlado externamente, como se todas as abelhas fossem idênticas.
O lançamento dos voos do enxame BionicBees na Hannover Messe 2024 na semana passada marcou um antes e um depois no campo da robótica. A Festo continua a demonstrar que a inspiração da natureza pode levar a inovações revolucionárias que não só promovem o avanço da tecnologia, mas também promovem uma abordagem sustentável ao design e utilização de materiais.
Este avanço não é apenas um testemunho da inovação tecnológica, mas também uma potencial mudança para práticas mais sustentáveis e amigas do ambiente, alinhando-se perfeitamente com os interesses de um público focado na ecologia, na sustentabilidade e nas energias renováveis.
Mais informações: www.festo.com
Os pontos mais interessantes do projeto:
- BionicBee: voo de enxame autônomo
- Parte da Rede de Aprendizagem Biônica.
- Mais de 15 anos explorando voos baseados em modelos biológicos.
- Design ultraleve e delicado
- Pesa 34 gramas, comprimento 22 cm, envergadura 24 cm.
- Primeira aplicação do método de projeto generativo para otimizar a estrutura e minimizar o material.
- Integração funcional em espaço reduzido
- A caixa compacta inclui mecanismo de asa, tecnologia de comunicação e componentes de controle.
- Motor sem escova e três servo motores que ajustam com precisão a frequência de batida das asas.
- Manobras de vôo naturais com quatro graus de liberdade
- Frequência de batida de asa de 15 a 20 hertz.
- Ajustes na geometria da asa para melhorar a eficiência de sustentação e manobras.
- Voo de enxame autônomo usando tecnologia 5G
- Localização interna precisa usando tecnologia de banda ultralarga (UWB).
- Localização independente e sistema de navegação para cada abelha.
- Capacidade de voo em formação fechada gerenciada por computador central.
- Calibração e monitoramento automáticos
- Calibração automática de voo pós-teste para otimizar os parâmetros de controle.
- Ajustes algorítmicos para compensar diferenças na fabricação de abelhas.
- Contexto do projeto
- Continuação da série de objetos voadores biônicos desenvolvidos.
- Aplicação de princípios técnicos gerais baseados na natureza.
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