BionicBee, el primer objeto volador que puede volar de forma totalmente autónoma en grandes cantidades y como parte de un enjambre

La última creación de Festo, presentada en el Bionic Learning Network, revela un avance significativo en la tecnología de robots autónomos con su diseño inspirado en la naturaleza. Los BionicBees, pequeños robots voladores, representan no solo una hazaña tecnológica, sino también un brillante ejemplo de biomimesis en la robótica.

Inspiración Natural y Características Técnicas

Los BionicBees están diseñados para imitar el vuelo coordinado de las abejas. Con un envergadura de 24 centímetros y un peso de tan solo 34 gramos, estos diminutos robots pueden volar de manera autónoma y coordinarse en enjambres, un logro que no se había visto anteriormente en objetos voladores de su tamaño.

Utilizando software de diseño generativo, los ingenieros de Festo han optimizado la estructura del BionicBee. Este enfoque permite usar la menor cantidad de material posible mientras se mantiene la estabilidad, una característica crucial para la maniobrabilidad y la duración del vuelo.

Avances Tecnológicos

Cada BionicBee contiene un motor sin escobillas, tres motores servo, una batería, una unidad de engranajes y varios circuitos impresos integrados en un espacio reducido. El sofisticado sistema permite que los BionicBees naveguen con precisión gracias a anclas de banda ultra ancha.

La frecuencia del batido de las alas de estos robots puede variar entre 15 y 20 hertzios, lo que se ajusta para controlar la elevación y la dirección mediante servomotores que alteran la geometría de las alas.

Montaje y Calibración

La precisión en el ensamblaje de cada BionicBee es fundamental, dado que cualquier desviación podría afectar su desempeño. Afortunadamente, estos robots cuentan con una característica de auto-calibración que corrige irregularidades en el hardware durante un vuelo de prueba breve, garantizando que cada miembro del enjambre funcione de manera idéntica y segura.

Vuelo autónomo en enjambre

El comportamiento autónomo de las diez abejas es posible gracias a un sistema de localización interior con tecnología de banda ultraancha (UWB). Ocho anclajes UWB están instalados en dos niveles del espacio. Esto significa que el tiempo de funcionamiento se puede medir con precisión y las abejas pueden posicionarse en el espacio. Los anclajes UWB envían señales a las abejas individuales, que miden de forma independiente las distancias a los transmisores y pueden calcular su propia posición en el espacio mediante marcas de tiempo.

Para volar en enjambre, las abejas siguen los caminos especificados por una computadora central. Se requiere una alta precisión espacial y temporal para un vuelo seguro y sin colisiones en formación cerrada. A la hora de planificar la ruta también hay que tener en cuenta las posibles interacciones provocadas por las turbulencias del aire («downwash»).

Como cada abeja se construye a mano, incluso las diferencias más pequeñas en la fabricación pueden influir en el comportamiento de vuelo. Por eso, las abejas también tienen una función de calibración automática, de modo que después de un breve vuelo de prueba, cada abeja determina sus propios parámetros de control optimizados. Así es como el algoritmo inteligente puede resolver las diferencias de hardware entre cada abeja. Y eso, a su vez, permite controlar externamente todo el enjambre como si todas las abejas fueran idénticas.

El lanzamiento de los vuelos en enjambre de los BionicBees en la Hannover Messe 2024 la semana pasada, marcó un antes y un después en el campo de la robótica. Festo continúa demostrando que la inspiración en la naturaleza puede llevar a innovaciones revolucionarias que no solo avanzan en la tecnología, sino que también promueven un enfoque sostenible en el diseño y utilización de materiales.

Este avance no es solo un testimonio de la innovación tecnológica, sino también un potencial cambio hacia prácticas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente, alineándose perfectamente con los intereses de un público enfocado en la ecología, la sostenibilidad y las energías renovables.

Más información: www.festo.com

Los puntos más interesantes del proyecto:

• BionicBee: Vuelo autónomo en enjambre
• Parte de la Red de Aprendizaje Biónico.
• Más de 15 años explorando el vuelo basado en modelos biológicos.
• Diseño ultraligero y delicado
• Pesa 34 gramos, longitud de 22 cm, envergadura de 24 cm.
• Primera aplicación del método de diseño generativo para optimizar la estructura y minimizar material.
• Integración funcional en espacio reducido
• Alojamiento compacto incluye mecanismo de alas, tecnología de comunicación, y componentes de control.
• Motor sin escobillas y tres servomotores que ajustan precisamente la frecuencia de batido de alas.
• Maniobras de vuelo naturales con cuatro grados de libertad
• Frecuencia de batido de alas de 15 a 20 hercios.
• Ajustes en la geometría de las alas para mejorar elevación y eficacia de maniobras.
• Vuelo autónomo en enjambre usando tecnología 5G
• Localización interna precisa mediante tecnología de banda ultra ancha (UWB).
• Sistema de localización y navegación independiente para cada abeja.
• Capacidad de vuelo en formación cerrada gestionada por computadora central.
• Calibración y monitoreo automático
• Calibración automática post-vuelo de prueba para optimizar parámetros de control.
• Ajustes algorítmicos para compensar diferencias en la fabricación de las abejas.
• Contexto del proyecto
• Continuación de la serie de objetos voladores biónicos desarrollados.
• Aplicación de principios técnicos generales basados en la naturaleza.