Autonome Robird stap dichterbij

Robotonderzoekers van de Universiteit Twente hebben met hulp van ruimtevaartorganisatie ESA een essentiële stap gezet naar een volledig autonome vlucht van de Robird. Deze levensechte, robotische slechtvalk van spin-off bedrijf Clear Flight Solutions wordt gebruikt om vogels te verjagen bij vliegvelden en afvalverwerkers. De Robird wordt nu met de hand bestuurd, maar moet uiteindelijk autonoom kunnen vliegen en vogels verjagen.

De onderzoekers slaagden erin de complete dynamica en mechanica van een flapperende vleugel in een computermodel te stoppen, om zo met behulp van de elektronica de Robird effectiever en nauwkeuriger aan te sturen. In de overgang van handbesturing op volledige autonomie, was het tot nu toe alleen gelukt om subsystemen van de Robird te vatten in computermodellen en niet een complete, bewegende vleugel. De combinatie van het gebruikte model, met metingen in een windtunnel en een vacuümkamer, is uniek in de wetenschap.

“Een autonome Robird is een grote stap vooruit, maar het is erg moeilijk om het krachtenspel van de vleugels in kaart te brengen”, zegt masterstudent Berend van der Grinten. “De standaard modellen voor 3D aerodynamica (FEM) kosten veel rekenkracht en kan je niet toepassen op de elektronica en command & control.”

Om alles te vatten in één model, ging Van der Grinten samen met promovendus Geert Folkertsma revolutionair te werk. Het ‘echte’ gedrag van de vleugel van de robotvogel werd gemeten in 3D met behulp van twee camera’s en een stroboscoop om de beweging te vertragen. “Een handig snufje. Hierdoor konden we veel sneller filmen met relatief goedkope camera’s.”

De beweging van de vleugel werd gemeten in de windtunnel van de groep Technische Stromingsleer op de Universiteit Twente en in de vacuümkamer (ESTEC-faciliteit) van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in Noordwijk. “In die vacuümkamer heb je geen lucht en dus ook geen aerodynamische krachten. Door de flapperende vleugel zowel in de windtunnel als in de vacuümkamer te meten, kan je na een aftreksom precies berekenen wat de beweging als gevolg van de aerodynamica is. Dat is een cruciaal gegeven. Het meten in de vacuümkamer was niet eenvoudig. De uitgassing van materialen is een probleem, dat kan de vacuümkamer verontreinigen. Er moest speciale lijm, tape en rubbers aan te pas komen. Ook bestond de kans dat de camera's of motoren zouden opwarmen en daardoor zouden falen. In de vacuümkamer is geen lucht, dus de belangrijkste koeling moest via geleiding van het materiaal gaan. Gelukkig vonden we overal een oplossing voor en kwamen we geen problemen tegen bij de metingen.”

Berend van der Grinten studeert af op 28 augustus bij de vakgroep Robotics and Mechatronics (onderzoeksinstituut CTIT) van prof. Stefano Stramigioli, die eerder dit jaar werd benoemd tot Vice President Research van het toonaangevend euRobotics. Stramigioli is tevens voorzitter van RoboNED en het LEO Center for Service Robotics. Van der Grinten hoopt bij zijn afstuderen het simulatiemodel van de vleugel klaar te hebben. Geert Folkertsma zal vervolgens het model van de gehele vogel voltooien.