Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft hebben twee biologisch geïnspireerde dronesystemen ontwikkeld: een vormveranderend vliegtuig gemodelleerd naar vliegende eekhoorns en glijdende buidelratten en een navigatiesysteem gebaseerd op het gedrag van honingbijen. De projecten, de SquirrelDrone en Bee-Nav, benadrukken de vooruitgang op het gebied van manoeuvreerbaarheid, meldt de universiteit.
De SquirrelDrone is gebaseerd op onderzoek naar vliegende eekhoorns, dieren die tijdens het zweefvliegen sturen met hun hele lichaam in plaats van met vaste vleugels. In tegenstelling tot conventionele vliegtuigen met vaste vleugels of standaard drones, maakt het ontwerp voortdurende vormverandering tijdens de vlucht mogelijk. Beweging wordt bereikt door gecoördineerde beweging van de voor- en achterpoten, ruggengraat, staart en een flexibel membraan dat lijkt op het patagium van de dieren.
Volgens onderzoekers verbeteren deze aanpassingen de wendbaarheid, manoeuvreerbaarheid en vluchtstabiliteit. Resultaten van windtunnelexperimenten en testvluchten laten zien dat verschillende lichaamsbewegingen op verschillende manieren bijdragen aan de prestaties, zoals gerapporteerd in het tijdschrift Nature Communications.
Het ontwerpproces bleek ongewoon complex. Salua Hamaza, een onderzoeker die betrokken is bij het project, zei: “Glijdende zoogdieren sturen hun vlucht op een andere manier. Ze gebruiken hun hele lichaam als één geïntegreerd aerodynamisch systeem.”
Het team bouwde vier prototypes van de SquirrelDrone. Omdat het voertuig tijdens de vlucht voortdurend van vorm verandert, waren standaard testmethoden voor vliegtuigen met vaste vleugels niet geschikt. Promovendus Liming Zheng zei: “We konden het niet beoordelen als een conventioneel vliegtuig met vaste vleugels.”
De SquirrelDrone bouwt voort op eerder bio-geïnspireerd werk aan de universiteit. Vorige maand presenteerden onderzoekers Bee-Nav, een navigatiesysteem geïnspireerd op honingbijen dat de afhankelijkheid van gedetailleerde digitale kaarten vermindert. Veel autonome drones maken gebruik van uitgebreide kaartsystemen die aanzienlijke rekenkracht en geheugen vereisen. Honingbijen, zo merken onderzoekers op, kunnen lange afstanden afleggen en toch efficiënt terugkeren naar hun nest.
“We waren gefascineerd door het feit dat honingbijen via kronkelige routes ver van huis kunnen vliegen en toch vrijwel direct terugkeren”, zegt Guido de Croon, hoogleraar bio-geïnspireerde kunstmatige intelligentie voor drones aan de Technische Universiteit Delft.
Biologen schrijven dit vermogen toe aan odometrie, een mechanisme waarbij beweging wordt gevolgd door interne meting van afstand en richting op basis van visuele aanwijzingen langs de route. Met Bee-Nav kunnen drones een korte leervlucht rond hun thuisbasis uitvoeren voordat ze autonoom navigeren met een compact boordsysteem.
