Delftse microdrone imiteert insectenvlucht

14 september 2018 

Onderzoekers van het Micro Air Vehicle Laboratory van de TU Delft hebben een vliegende robot ontwikkeld die is geïnspireerd op insecten. De Delfly Nimble wordt vandaag voor het eerst gepresenteerd in Science. In samenwerking met Wageningen University & Research is een reeks experimenten met deze autonome en zeer wendbare gevleugelde robot uitgevoerd. Daardoor begrijpen de onderzoekers nu beter hoe fruitvliegjes hun razendsnelle ontsnappingsmanoeuvres uitvoeren. De ontwikkeling van deze robot maakt nieuwe onderzoeken naar de vliegbewegingen van insecten mogelijk. Daarnaast zijn er, door de exceptionele vliegeigenschappen van de robot, allerlei nieuwe toepassingen voor drones denkbaar.

Dieren die kunnen vliegen, doen dit door hun vleugels snel op en neer te bewegen. Kleine soorten, zoals insecten, kunnen daardoor dicht bij een bloem zweven maar er ook meteen vandoor gaan bij gevaar. Biologen bestuderen niet alleen de complexe vleugelbewegingen en aerodynamica, maar ook hun zintuigen en bewegingsapparaat tijdens behendige manoeuvres. Vliegende dieren vormen sinds kort ook een bron van inspiratie voor onderzoekers die zich bezighouden met de ontwikkeling van lichtgewicht drones die wendbaar, zuinig en steeds kleiner zijn.

De prestaties van de nieuwe Delfly Nimble zijn haast onnavolgbaar en toch is hij vrij eenvoudig te maken. De vleugels van de robot gaan zeventien keer per seconde op en neer. Hiermee genereren ze de nodige lift waardoor hij in de lucht kan blijven. Met kleine aanpassingen van de vleugelbewegingen kan de robot worden bestuurd. Het besturingsmechanisme is net als bij fruitvliegjes zeer effectief. Hij kan daardoor niet alleen zweven en alle richtingen uit vliegen, maar hij is ook nog eens uiterst wendbaar.

‘Onze robot heeft een topsnelheid van 25 km/u en kan scherpe manoeuvres uitvoeren, zoals flips van 360 graden, als in een looping of een rolvlucht’, aldus Matěj Karásek, de eerste auteur van het onderzoek en hoofdontwerper van de robot. ‘Daarnaast is hij, met een spanwijdte van 33 cm en een gewicht van 29 gram, uiterst efficiënt, waardoor hij vijf minuten kan zweven of meer dan een kilometer kan vliegen op een volledig opgeladen batterij.’

De robot is niet alleen een autonome microdrone, maar hij is door zijn vluchteigenschappen en programmeerbaarheid ook zeer geschikt om onderzoek mee uit te voeren naar de insectenvlucht. De TU Delft werkt daarom samen met de universiteit van Wageningen. De manoeuvres die door de robot werden uitgevoerd, lijken op die van fruitvliegjes. De robot kon zelfs laten zien hoe fruitvliegjes keren en draaien, zodat ze de grootste kans op ontsnapping hebben. ‘In tegenstelling tot normale experimenten met dieren, hadden wij nu de volledige controle over wat er in het ‘brein van het proefdier’ gebeurde’, zegt Karásek. ‘Zo konden we een nieuw passief aerodynamisch mechanisme identificeren en beschrijven. Dit mechanisme helpt de vliegjes, maar mogelijk ook andere vliegende dieren, om de controle te bewaren tijdens het maken van haarscherpe bochten.’

Het Mavlab werkt binnen het Delfly-project al meer dan tien jaar aan de ontwikkeling van vliegende robots die op insecten zijn geïnspireerd. Guido de Croon, wetenschappelijk leider van het Mavlab, zegt hierover: ‘Er zijn vele toepassingsgebieden te bedenken voor drones die op insecten zijn geïnspireerd. Ze zijn licht, veilig en een stuk efficiënter dan traditionele drones, met name voor drones met dit soort kleine afmetingen. Tot nu toe hebben deze vliegende robots hun potentieel nog niet volledig benut, omdat ze of niet wendbaar genoeg waren – zoals onze Delfly II – of te moeilijk om te bouwen.’ De robot in dit onderzoek, de Delfly Nimble, borduurt voort op bestaande productiemethoden, is samengesteld uit standaardonderdelen en heeft een lange vliegduur, waardoor hij interessant is voor praktische toepassingen.

AGENDA

Events

Benelux RF Conference

28 november

Nijmegen

High-Tech Systems 2019

11 april

Eindhoven

Trainingen

Design principles for precision engineering

26 november - 30 november

Eindhoven

Outsourcing development & life-cycle management

28 november - 29 november

Eindhoven

Topbanen
Ministerie van Defensie

Word technicus bij Defensie

Ministerie van Defensie

Nederland

Ministerie van Defensie

Officier Elektronica

Ministerie van Defensie

Nederland

Murrelektronik B.V.

Accountmanager Zuid-Oost Brabant (M/V)

Murrelektronik B.V.

Zuid-Oost Brabant

Techwatch

Techwatch | bv | Novio Tech Campus | Transistorweg 7-H | 6534 AT Nijmegen
T. +31 (0)24 - 350 3532 | info@techwatch.nl

Copyright ©  2018 Mechatronica&Machinebouw - All Rights Reserved

×