Festo SmartBird

SmartBird ist der Name eines Ultraleichtflugmodells, das im Rahmen des Bionic Learning Network von Festo mit den Schwerpunkten günstiger Aerodynamik und maximaler Agilität entwickelt wurde. Im April 2011 wurde der SmartBird der Öffentlichkeit auf der Hannover Messe vorgestellt. Nachfolger ist der BionicSwift aus dem Jahr 2021.

Festo SmartBird kurz vor dem Start

Besonderheiten

Animation des rechten Flügels: Die Handschwinge wird durch einen kleinen Servo abhängig von der Position der Armschwinge so verdreht, dass sowohl in der Abwärts- als auch in der Aufwärtsbewegung des Flügels Vortrieb erzeugt wird (Beste Darstellung mit WebM 720P)

Festo SmartBird bei einer Flugshow auf der Hannover Messe

Mit dem SmartBird wurde der Flügelschlag des natürlichen Vogels durch die Bionik technisch gelöst und somit der Vogelflug entschlüsselt. Der von der Silbermöwe abgeleitete biomechatronische Technologieträger kann anders als bisherige Schlagflügel-Apparate (Ornithopter) ohne zusätzlichen Antrieb von selbst starten, fliegen und landen. Seine Flügel schlagen dabei nicht nur auf und ab, sondern verdrehen sich gezielt. Dies geschieht durch einen aktiven Gelenktorsionsantrieb, der sowohl für Auftrieb als auch Vortrieb sorgt.

Eigenschaften

Funktionsintegration

Diese Funktionsintegration von gekoppelten Antrieben gibt dabei Anregungen und Erkenntnisse, die in der Automatisierungstechnik auf die Entwicklung und Optimierung von hybrider Antriebstechnologie übertragen werden kann. Mögliche Einsatzgebiete reichen von Hubflügelgeneratoren zur Energiegewinnung bis zu Stellantrieben in der Prozessautomation.

Aerodynamik und Wirkungsgrade

Der SmartBird dient auch der Dokumentation von Steuerungs- und Regelungsprozessen zur Steigerung von Wirkungsgraden im Flugbetrieb: Bei Messungen konnten elektromechanische Wirkungsgrade bis 45 % und aerodynamische Wirkungsgrade bis zu 80 % ermittelt werden. Die Erkenntnisse im Bereich der Aerodynamik und des Strömungsverhalten von SmartBird können helfen, neue Komponenten für die Automatisierungstechnik zu entwickeln, die weniger Einbauraum benötigen, strömungsoptimiert sind und dadurch energieeffizienter werden.

Zustandsüberwachung

Während des Flugs von SmartBird werden permanent die Daten von Flügelposition und Flügeltorsion erfasst. Die Steuerparameter der Torsion können in Echtzeit während des Fluges eingestellt und somit optimiert werden. Das gewährleistet die Flugstabilität und somit die Betriebssicherheit des Vogels.

Energie- und Ressourceneffizienz

Der geringe Materialeinsatz und die Ausführung als Leichtbau in Karbonfasertechnik ermöglichen die energieeffizienten Bewegungen von SmartBird.

Technische Daten

Die technischen Daten des SmartBirds sind:

Rumpflänge:	1,07 m
Spannweite:	1,96 m
Gewicht:	0,450 kg
Batterie:	Lithiumpolymer-Akku, 2 Zellen, 7,4 V, 450 mAh
Servos:	2 Digitalservos mit 35 N Stellkraft für die Kopf- und Schwanzsteuerung, 2 Digitalservos für die Flügeltorsion mit 45 Grad Stellweg in 0,03 sec
El. Leistung:	23 Watt
Struktur:	Leichtbaustruktur mit Spanten und Holmen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff
Verkleidung:	extrudierter Polyurethanschaum
Mikrocontroller:	Texas Instruments LM3S811 32-Bit ARM-RISC mit 50 MHz Takt, 64 Kbytes Flash, 8 Kbytes RAM
Funkübertragung:	868 MHz/2,4 GHz bidirektionale Funkübertragung nach ZigBee-Protokoll
Motor:	Compact 135, bürstenlos
Sensorik:	Motorpositionierung 3× Hall Sensoren TLE4906
Accelerometer:	LIS302DLH
Power Management:	2 Zellen LiPo-Akku mit Spannungs- und Stromüberwachung ACS715
LED-Ansteuerung:	TPIC 2810D

Weblinks

Commons: SmartBird – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• SmartBird auf den Webseiten von Festo (Bionic Learning Network, Highlights 2010–2012)
• SmartBird, Festo-Video, 17:44 Minuten
• SmartBird, messelive tv, 18:47 Minuten