Drohnen Autonome Bienen fliegen im Schwarm

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Festo hat autonome Roboter in Bienenform entwickelt, die in großer Stückzahl und völlig autonom im Schwarm fliegen können.

Seit mehr als 15 Jahren befasst sich Festo im Rahmen seines Bionic Learning Networks mit der Faszination Fliegen. Neben der technischen Entschlüsselung des Vogelflugs hat das Team zahlreiche weitere Flugobjekte und ihre natürlichen Prinzipien erforscht und technologisch umgesetzt. Mit der BionicBee hat das Bionic Learning Network nun erstmals ein Flugobjekt entwickelt, das in großer Stückzahl und völlig autonom im Schwarm fliegen kann. Ihre erste Flugshow zeigt die BionicBee auf der Hannover Messe 2024.

Das bisher kleinste Flugobjekt des Bionic Learning Networks

Mit etwa 34 Gramm, einer Länge von 220 mm und einer Flügelspannweite von 240 mm ist die BionicBee das bisher kleinste Flugobjekt des Bionic Learning Networks. Erstmals bedienten sich die Entwickler der Methodik des generativen Designs: Nach Eingabe weniger Parameter findet eine Software auf Basis definierter Gestaltungsprinzipien die optimale Struktur, um so wenig Material wie nötig bei möglichst stabiler Konstruktion aufzuwenden. Dieser konsequente Leichtbau ist elementar für eine gute Manövrierfähigkeit und Flugdauer.

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Autonomes Fliegen im Schwarm

Das autonome Verhalten des Bienenschwarms gelingt mithilfe eines Indoor-Lokalisierungssystems mit Ultra-Breitband-Technologie (UWB). Hierzu sind acht UWB-Anker auf zwei Ebenen im Raum installiert. Dadurch ist eine präzise Laufzeitmessung möglich und die Bienen können sich im Raum lokalisieren. Die UWB-Anker senden Signale an die einzelnen Bienen, die eigenständig die Abstände zu den jeweiligen Sendeelementen messen und anhand der Zeitstempel ihre eigene Position im Raum berechnen können.

Die Bienen folgen vorgegebenen Pfaden

Um im Schwarm zu fliegen, folgen die Bienen den von einem zentralen Rechner vorgegebenen Pfaden. Für den sicheren und kollisionsfreien Flug in enger Formation ist dabei eine hohe räumliche und zeitliche Genauigkeit notwendig. Bei der Bahnplanung muss auch die mögliche gegenseitige Interaktion durch Luftverwirbelungen („down-wash“) berücksichtigt werden.

Alle Bienen werden in Handarbeit gefertigt

Da jede Biene in Handarbeit gebaut wird und schon kleinste Fertigungsunterschiede das Flugverhalten beeinflussen können, verfügen die Bienen darüber hinaus über eine automatische Kalibrierfunktion: Nach einem kurzen Testflug bestimmt jede Biene ihre individuell optimierten Reglerparameter. Die intelligente Algorithmik kann auf diesem Wege die Hardwareunterschiede zwischen den einzelnen Bienen herausrechnen und so lässt sich der gesamte Schwarm von außen steuern, als wären alle Bienen identisch. (tk)

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