DelFly - DelFly
Das DelFly ist ein voll steuerbare Kamera ausgestatteten Flattern Flügel Micro Air Vehicle oder Ornithopter am entwickelte Micro Air Vehicle Lab der Delft University of Technology in Zusammenarbeit mit der Universität Wageningen .
Das DelFly-Projekt konzentriert sich auf voll funktionsfähige Systeme und verfolgt einen Top-Down-Ansatz für immer kleinere und autonomere Schlagflügel- MAVs .
Der DelFly Micro ist mit seiner Flügelspannweite von 10 cm und 3,07 Gramm der kleinste frei fliegende, kontrollierbare Schlagflügel-MAV, der mit einer Kamera und einem Videosender ausgestattet ist. Kleinere Flügelflügel-MAVs existieren, jedoch ohne Bordkamera. Insbesondere ein Hobbyist aus Albany, NY, baute ein Schlagflügel-MAV von 920 mg und eine Spannweite von nur 60 mm, das bis heute die kleinste frei fliegende Klappe der Welt ist .
Der 28-Zentimeter- DelFly II mit 16 Gramm war in der Lage, vertikal zu starten und zu landen, und demonstrierte vereinfachte Formen des autonomen Flugs, hauptsächlich unter Verwendung der Off-Board-Verarbeitung.
Der DelFly Explorer misst 28 Zentimeter bei einem Gewicht von 20 Gramm und ist mit einem Miniatur-Stereo-Vision-System für den autonomen Flug in Gebäuden ausgestattet.
Der DelFly Nimble ist ein sehr agiler, schwanzloser MAV mit Schlagflügel. Es lenkt durch Modifizieren der Bewegungen seiner Flügel, wodurch es Hochgeschwindigkeitsmanöver wie 360-Grad-Flips ausführen kann. Eine seiner Anwendungen ist die Untersuchung des Insektenfluges; Die Nachahmung der extrem schnellen Fluchtmanöver von Fruchtfliegen ergab einen neuen aerodynamischen Mechanismus, der schnelle Kurvenfahrten ermöglicht. Das Startup-Unternehmen Flapper Drones entwickelt eine kommerzielle Version des DelFly Nimble für Anwendungen im Unterhaltungssektor (Drohnen-Shows, Festivals, Themenparks).
Geschichte
Das DelFly-Projekt startete 2005 als Designsyntheseübung für eine Gruppe von Bachelor of Science-Studenten an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Delft . Das Schlagflügeldesign wurde von der Universität Wageningen , die Fernbedienung und die Integration von Mikrokameras von Ruijsink Dynamic Engineering sowie die Echtzeit-Bildverarbeitung von der TU Delft betreut. Das Ergebnis dieser Übung war der DelFly I , eine Flügelspannweite von 50 cm , 21 Gramm Flügelflügel- MAV, ausgestattet mit einer Kamera. Mit dem DelFly I konnte ich sowohl schnell als auch langsam fliegen und gleichzeitig einigermaßen stabile Kamerabilder liefern.
In 2007 wird die DelFly II wurde geschaffen: ein 28 cm Flügelspannweite 16 Gramm Schlagflügel MAV mit Onboard - Kamera ausgestattet. Diese Version war nicht nur kleiner, sondern hatte auch eine viel breitere Flughülle, die von 7 m / s Vorwärtsflug über nahezu schwebenden Flug bis hin zu Rückwärtsflug mit -1 m / s reichte. Im Gegensatz zum DelFly I konnte der DelFly II vertikal starten und landen. Die Flugzeit des DelFly II betrug rund 15 Minuten.
Dem DelFly II folgte 2008 der DelFly Micro , ein MAV mit einer Flügelspannweite von 10 cm und einem Flügelflügel-MAV von 3,07 Gramm, der ebenfalls mit einer Kamera ausgestattet war. Der DelFly Micro ist mit 3 Bedienelementen für Gas, Höhenruder und Seitenruder voll lenkbar. Aufgrund der begrenzten Energie an Bord betrug die Flugzeit des DelFly Micro etwa 2 bis 3 Minuten. Das DelFly Micro wurde im Guinness-Buch der Rekorde 2009 als das kleinste Flugzeug der Welt vorgestellt, das mit einer Kamera ausgestattet ist.
Der DelFly nahm an den Ausgaben 2005, 2007, 2008, 2010 und 2013 der Micro Air Vehicle Competitions teil und war das erste Fahrzeug, das einen vollständig autonomen Innenflug demonstrierte.
Der DelFly Explorer wurde 2013 erstellt . Es verfügt über ein Stereo-Vision-System, das die autonome Vermeidung von Hindernissen auch in unbekannten und unvorbereiteten Umgebungen ermöglicht.
Der DelFly Nimble , der 2018 vorgestellt wurde , ist der erste schwanzlose DelFly. Es ist viel agiler als frühere Designs; es kann schweben und in jede Richtung bis zu 7 m / s im Vorwärtsflug fliegen. Es hat ein relativ einfaches Design und basiert auf kommerziellen Regalkomponenten und 3D-gedruckten Teilen.
Im Jahr 2019 wurde eine technologische Ausgründung der Flapper Drones der Technischen Universität Delft finanziert, die eine kommerzielle Version des DelFly Nimble entwickelte.
Beeinflussen
Der DelFly basiert auf Skalierungsbeziehungen für das aerodynamische Design von Schlagflügeln, die im Dickinson-Labor von Caltech in Zusammenarbeit mit der Universität Wageningen entdeckt wurden. Frühere Forschungen im Dickinson-Labor inspirierten auch The Robobee . Sowohl das Robobee- als auch das DelFly-Design stammten aus der Forschung mit Robotermodellen fliegender Insekten. Der DelFly beeinflusste das TechJect Dragonfly UAV und FlyTech Dragonfly und bezieht sich unter anderem auf DelFly-Entwicklungen.
Designherausforderungen
Das Design autonomer, leichter MAVs mit Schlagflügel und einem Gewicht von weniger als 20 Gramm stellt Herausforderungen in verschiedenen Bereichen dar, darunter Materialien , Elektronik , Steuerung , Aerodynamik , Computer Vision und künstliche Intelligenz . Alle diese Domänen fließen ineinander. Beispielsweise haben Studien zum Design und zur Aerodynamik der Tragflächen die Effizienz des Fluges und die Menge des erzeugten Auftriebs verbessert. Dies ermöglicht eine größere Nutzlast an Bord, beispielsweise mehr genommen werden Onboard - Sensoren und die Verarbeitung. Eine solche Verarbeitung an Bord kann wiederum verwendet werden, um automatische Manöver in einem Windkanal durchzuführen, wodurch bessere Modelle für den DelFly und seine niedrige Reynolds- Aerodynamik erstellt werden .
Anwendungen
Schlagflügel-MAVs haben ein natürliches Aussehen und sind aufgrund ihres geringen Gewichts und der geringen Geschwindigkeit der Flügel von Natur aus sicher. Dies macht sie besonders für den Innenflug geeignet, auch in Gegenwart von Menschen. Darüber hinaus können Schlagflügel-MAVs als ( Augmented Reality- ) Spielzeug verwendet werden. Andere mögliche Anwendungen umfassen jedoch die Inspektion von Industriestrukturen in Innenräumen oder das Video-Streaming der Menge während Veranstaltungen in Innenräumen. Der DelFly fliegt gut in Innenräumen mit ausgeschalteter Klimaanlage und im Freien bei sehr schwachem Wind.
Die außergewöhnlichen Flugfähigkeiten des DelFly Nimble in Kombination mit seiner Sicherheit und seinem natürlichen Erscheinungsbild eröffneten neue Anwendungen im Unterhaltungssektor. Das Startup-Unternehmen Flapper Drones entwickelt die Technologie für Drohnen-Shows bei Konzerten, Festivals und in Themenparks weiter.