Technici bouwen robot die vliegt als een vleermuis

Technici van Caltech hebben de Bat Bot ontwikkeld, een lichtgewicht, vliegende robot waarvan de vleugelbewegingen zijn gebaseerd op die van een vleermuis. Voor de vleugels maken de wetenschappers gebruik van een siliconenmembraan.

De Bat Bot weegt 93 gram en heeft een vleugelwijdte van 47 centimeter. Een van de uitdagingen was om de vleugels na te maken. Conventionele materialen zijn te zwaar of missen de benodigde rekbaarheid. De kunstmatige huid moet flink uit kunnen rekken om de vleugels van vorm te laten veranderen tijdens het klapwieken.

Dit is een essentieel onderdeel van de vlucht van vleermuizen en helpt robots om energiezuinig te vliegen; de flexibiliteit versterkt de beweging van de vleugels. Uiteindelijk kwamen de technici uit op een siliconenmembraan met een dikte van 56 micron. Doordat de membraan bij de vleugelbeweging uitrekt en daarna terugkeert naar zijn oude vorm, wordt extra lucht 'weggeslagen'.

De vleermuisrobot kan autonoom dertig meter afleggen, en net als een echte vleermuis snelle duikvluchten en scherpe bochten en manoeuvres maken. Dit laatste is mogelijk doordat de vleugels onafhankelijk van elkaar asymmetrisch kunnen bewegen. De onderzoekers hebben vijf verschillende basisbewegingen geïdentificeerd die vleermuizen gebruiken voor het vliegen en deze geïmplementeerd in de Bat Bot.

Om de complexiteit van een echte vleermuis terug te brengen hebben ze de kleine machine niet van veertig gewrichten voorzien, maar van negen: vijf actieve en vier passieve verbindingen. Vooral de schouders, ellebogen, polsen en staartbewegingen bleken een grote rol te spelen bij de vleermuisactiviteit.

Een computingbord met processor zorgt voor de autonome aansturing van de microactuatoren, de navigatie en de verwerking van sensorgegevens. Voor de communicatie zijn een achtkanaals-rc-ontvanger en een bluetoothmodule aanwezig, en een sd-kaartlezer kan gebruikt worden voor opslag.

"Deze robot kan helpen om veiliger en zuiniger vliegende robots te maken, en bovendien geeft hij ons inzicht in de manier waarop vleermuizen vliegen", zegt Soon-Jo Chung, hoogleraar aan de faculteit Engineering and Applied Science bij Caltech. Ze kunnen op den duur wellicht een alternatief vormen voor onderzoek waarbij quadrocopters worden gebruikt.

De onderzoekers publiceren hun werk onder de titel A Biomimetic Robotic Platform to Study Flight Specializations of Bats bij Science Robotics.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (45)

[Reynouts]

Misschien lijkt het voor veel mensen op het filmpje niet zo indrukwekkend, maar het is wel een mooie stap die ze weten te zetten in de robotica gebaseerd op een echt dier/insect/... die op een complexere manier beweegt.

De inzichten die hieruit kunnen komen, zijn misschien wel breder inzetbaar en daar kunnen we qua techniek veel van leren.

Het maken van de vleugels zelf is al een vak apart. De vleugels van een vleermuis veranderen continu van vorm tijdens het vliegen. Dit doen vleermuizen niet alleen om te sturen, maar ook om de efficiëntie van het flapperen te verhogen. Door een soort airpocket te creëren bij de vleugels tijdens het bewegen van de vleugel en daarna deze lucht er daarna in één keer uit te duwen, krijgt de vleermuis een kleine versnelling. Om dit voor elkaar te krijgen in Bat Bot hebben ze een membraan ontwikkeld dat heel dun, flexibel, stretchbaar en licht is.

Uiteindelijk kan een dergelijke bot handig zijn voor plekken waar een grotere drone niet makkelijk kan komen en te lomp voor is. Ook is Bat Bot erg stil door de manier van vliegen en door de constructie, dit maakt hem geschikt voor bijvoorbeeld het observeren van wilde dieren. Daarbij is het een doel op zichzelf om te onderzoeken hoe een vleermuis nou precies vliegt en hier dingen van te leren (die wellicht later weer toe te passen zijn binnen andere gebieden), daar zijn ze hierdoor een stapje dichterbij.

In het paper geven de onderzoekers vier punten aan die uit deze studie geconcludeerd kunnen worden:

• Bat Bot demonstreert het design en flight control van een aerial robot met dynamische vleugel configuraties, vergelijkbaar met een vleermuis. Voorheen werd er voornamelijk gekeken naar fixed-wing constructies.
• Door het maken van de eigen vleugels en het mechanisme hierachter, onderscheidt Bat Bot zich van de andere bestaande aerial robots. Naast dat deze zorgen voor een efficiëntere vlucht, dragen ze ook bij aan het stabieler maken van de flight dynamics.
• De key flight mechanisms van een vleermuis zijn geïmiteerd. Hierbij zijn de belangrijkste DOF's meegenomen in het ontwerp, waarbij gewicht en grootte minimaal zijn gehouden, wat een grote uitdaging is.
• De studie draagt bij aan het begrip over vleermuizen tijdens het vliegen. Door de mechanismes te imiteren, wordt er meer inzicht geboden in de werking van de gewrichten tijdens acties in de lucht.

Er moet nog wel het één en ander gebeuren voordat Bat Bot ingezet kan worden. De gebruikte onderdelen en elektronica in de robot, zijn erg fragiel. Na een botsing is het al niet meer bruikbaar. Daarnaast is de vluchttijd nog erg kort, omdat de batterij klein en vooral licht moet zijn.

Een ander ding waar het team mee aan de slag wil is het tussentijds landen van de vleermuis, om te kunnen rusten (perching). Een vleermuis past dit op verschillende manieren toe (hangen aan het plafond, etc), waardoor het extra complex wordt.

[Reactie gewijzigd door Reynouts op 30 juli 2024 08:13]

[ttiger]

De Festo vlinders vliegen wel autonoom en in groep, starten vanaf stilstand zonder hulp:
https://www.youtube.com/watch?v=1gu3z7w4Vc8

[Verwijderd]

Prachtig. Maar hij vliegt niet echt, want hij verliest continu hoogte.

[biglia]

En bovendien moeten ze hem nog gooien vanuit een hoger gelegen plek. Ik denk dat ik papieren vliegtuigjes kan vouwen die verder kunnen vliegen. Natuurlijk hebben ze nog heel wat werk voor de boeg. Het is alleen de vraag bij dit soort dingen of ze het nog verder ontwikkelen.

[ultimasnake]

Al moet gezegd worden dat uberhaupt vliegen niets anders is dan net zo hard naar voren blijven gaan zodat de aarde niet de kans heeft om onder je neer te komen (flying is just falling and missing the ground) al doet deze vleermuis inderdaad niet zo goed zijn best om de grond onder zich vandaan te houden

[janbaarda]

Citaat uit de "Hitchhikers Guide To the Galaxy" Het wachten is op en bistromatics aandrijving.

[84hannes]

Net als een vliegende eekhoorn.

[Wittev1]

Dit is inderdaad geen vliegen maar 'elegant neerstorten'.
De titel "Technici bouwen vleermuis-robot die elegant neerstort" is niet echt een catchy titel

[Verwijderd]

Ze hadden ook kunnen zeggen:

Technici bouwen robot die flapt / fladdert als een vleermuis

Met vliegen impliceer je dat hij voor onbepaalde tijd in de lucht kan blijven, afhankelijk van de brandstof.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 30 juli 2024 08:13]

[r_acker]

Vliegen:
"zich in de lucht voortbewegen" - http://www.etymologiebank.nl/trefwoord/vliegen
"met vleugels door de lucht voortbewegen" - http://www.woorden.org/woord/vliegen

De definitie zegt nergens iets over het te doorlopen pad. Wanneer je het product zonder bewegende vleugels los zou laten (al dan niet met startsnelheid), komt het minder ver dan wanneer het de vleugels wel beweegt. Dus deze vleermuis beweegt zich voort in de lucht. En vliegt dus per definitie...

En met een beetje warme lucht van onderen, kan hij ook vast in de lucht blijven ;-)

[Tk55]

Hoewel je gelijk hebt, verwachtte het gros van de lezers van dit artikel waarschijnlijk een robot die zichzelf in de lucht houdt. Dan mag je daar best je titel op aanpassen, zelfs al dekt deze taaltechnisch gezien de lading.

[livePulse]

Dus als ik val en met mijn armen flap dan vlieg ik ook?

[guapper]

Vallen zegt dan ook iets over de richting waarin je vliegt.

Edit: In geval van een uitzondering daar op val je naar boven of naar voren.

[Reactie gewijzigd door guapper op 30 juli 2024 08:13]

[r_acker]

Nope, want dan beweeg je je niet voort in de lucht.

Simpel gezegd:
Stel je gooit die robot door de lucht. Dan komt hij misschien 10 meter verder neer. Als je hem gooit én hij gebruikt zijn vleugels dan komt hij misschien 20 meter verder. Dan beweegt hij zich dus voort in de lucht. En vliegt dan dus.

[martijnnos]

Iemand heeft hier een liedje over gezongen

R. Kelly - I Believe I Can Fly

https://www.youtube.com/watch?v=GIQn8pab8Vc

[Reactie gewijzigd door martijnnos op 30 juli 2024 08:13]

[r_acker]

Nee want je bent gesprongen. Zonder met je armen te flabberen was je ook 10 cm vooruit gekomen. Duh.

[rboerdijk]

Ik sprong recht omhoog hoor!

[r_acker]

Dan gaat de plaat van R. Kelly nu zeker op voor jou! Gefeliciteerd!

[Stijn Weijters]

Gefeliciteerd u heeft de Nobelprijs gewonnen! ( )

[Reactie gewijzigd door Stijn Weijters op 30 juli 2024 08:13]

[r_acker]

Ik neem het ook niet serieus, maar ik ben dan ook niet degene die valt over een Tweakers titel. I couldnt care less...

[SadisticPanda]

http://i.imgur.com/Vti6GcJ.jpg

[Neko Koneko]

Haha

Vliegen IS in essentie ook niks anders dan gecontroleerd vallen.

Heb nog nooit iets omhoog of verticaal zien vallen, en dat zijn toch twee dingen die vliegtuigen doen voordat ze weer naar beneden komen.

[jwal]

Een object zoals een vliegtuig zou eigenlijk in vrije val zijn, gezien zijn afstand tot de aarde die zwaartekracht uitoefent op het object. De enige reden dat het niet met valversnelling naar beneden valt, is omdat we er een kracht tegenover inzetten. Door de straalmotoren kun je controle uitoefenen op de zwaartekracht die op het vliegtuig werkt, waardoor je effectief "gecontroleerd valt". Zouden de motoren uitvallen dan mis je de controle en val je te pletter.

Een sattelliet in een baan om de aarde valt ook, maar gezien zijn afstand tot de aarde en zijn snelheid en richting van de snelheid tov de aarde, valt ie om de aarde heen. Tot zijn baan uiteindelijk vervalt, dan stort ie neer.

[kid1988]

Mee eens, denk dat je met een zweefvliegertje verder komt.

[rjmno1]

volgens mij komt dat dat die vleugels niet helemaal solide zijn volgens mij is het door de vleugel gaande luchtverplaatsing daarom kan die niet de gewenste hoogte pakken.
Maar ik kan er natuurlijk naast zitten.
Als ze volgens mij de vleugel solide maken met bijvoorbeeld papier dan kan hij wel vliegen.
Ik denk gewoon dat het materiaal keuze van de vleugels niet goed is.

[Tormbo]

Ik vind dit soort ontwikkelingen machtig mooi. Bijzonder om te zien hoe dicht bij(en tegelijkertijd hoe ver weg) we bij de natuur staan.

Een hele hoop dingen kunnen op redelijke schaal gerepliceerd(gerobotiseerd) worden, maar sommige zaken zoals verbindingen(joints) en dergelijke lijken nog steeds niet op hoe het er in de natuur uitziet. Ik ben benieuwd wanneer daar de volgende grote stappen in genomen kunnen worden.

[BlaDeKke]

We zijn de natuur op een rap tempo aan het bijbenen. De natuur (evolutie) is al miljoenen jaren aan het 'experimenteren' met vleermuizen.

Ik vind het grappig dat een computer zeer goed is op vlakken waar wij moeite (rekenen) mee hebben. Maar wat wij als vanzelfsprekend beschouwen (motoriek) is enorm moeilijk voor een computer dit na te doen.

Rekenen doen we zelf nog maar een 2000 jaar? Voor de gewone mens is dit nog maar 100 jaar.

Onze motoriek zit ingebakken door evolutie. Ook weer ontwikkeld over miljoenen jaren.

[Bruin Poeper]

Briljant & respect. Ik zie dat er origineel werk verzet is.

Ben er van overtuigd dat de vliegkunsten 'gemakkelijk' verbeterd gaan worden, is slechts een kwestie van tijd.

[Reactie gewijzigd door Bruin Poeper op 30 juli 2024 08:13]

[WillySis]

Als ik het zo zie vraagt echt vliegen van de robat nog heel wat kunst en vliegwerk. Op zijn best kan je dit "gecontroleerd neerstorten' noemen. De laatste testvlucht in het filmpje mist zelfs elke vorm van controle.
Het gewicht is een tikkeltje aan de hoge kant. Vleerhonden van die afmeting zijn rond de 80 gram, maar die kunnen gemakkelijk een stukje fruit meenemen.
Als ik de vliegbewegingen vergelijk valt het me op dat de robot erg met zijn staart naar beneden hangt. Een vleerhond heeft het lijf bijna horizontaal.
Een vleermuis is geen vleerhond, maar ik kon geen vleermuis van 50 cm spanwijdte vinden. Ze vliegen wel op dezelfde manier.
Misschien moeten ze dit filmpje maar eens beter bekijken:
https://www.youtube.com/watch?v=LxzyAadoyzY

[Marctraider]

Mooi is dat he, al die techniek en nog mijlen ver weg om een echt vleermuisje na te bootsen ;>

Misschien over 20 jaar.... En dan nog 50 om de hersenen na te bootsen ;-)

Mja, misschien komen Suckerberg of Meneer Musk wel met goeie ideeen LOL

[Reactie gewijzigd door Marctraider op 30 juli 2024 08:13]

[pascalnederland]

Alles behalve vliegen :-)

[RCPilot]

Knap! Wel grappig om te zien dat ze een goedkope serie hobbyking motor gebruiken voor zo'n prestigieus project

[Clubbtraxx]

Fly like a bat, sting like a bee... bekt lekkerder.

Los daarvan knap staaltje techniek. Het valt heus niet mee om een paar miljoen jaar evolutie effe na te bouwen met wat hedendaagse techniek.

[Reactie gewijzigd door Clubbtraxx op 30 juli 2024 08:13]

[RocketKoen]

Ik ben benieuwd of Wayne Enterprises al een bod heeft gedaan om deze technologie over te kopen. Dit project past wel bij hun R&D afdeling.

[LCP]

Waarom, Batman heeft al autonoom vliegende Batarangs

[Astrix]

Ik denk dat ze voorlopig nog geen bod zullen doen, maar afwachten, en de voortgang van het project in de gaten houden. Wanneer de zogenaamde kinderziekten waar het project nog mee te kampen heeft grotendeels zijn opgelost. Zal er wel een bod komen