hirdetés
hirdetés

MediTech

A természet inspirálja

Mit tanulhatunk a természettől, és hogyan hasznosíthatjuk ezeket az ismereteket az automatizálástechnikában? Az ehhez hasonló kérdésekre keresik a választ a Festo bionikai fejlesztései.

hirdetés

A pneumatikus és villamos automatizálási megoldásairól világszerte ismert német Festo csoport filozófiájában fontos szerepet foglal el, hogy aktívan hozzá kíván járulni a jövő munka- és termelési környezeteinek kialakításához, valamint hogy már ma a holnap, sőt a holnapután gyártórendszereinek kínálja innovatív megoldásait.

A vállalat szakemberei szerint az egyik legnagyobb kihívást a gyártási folyamatok komplex feltételeinek teljesítése, illetve egyszerűsítése, valamint a gépek és berendezések intuitív vezérlése jelenti. E megoldásokhoz adnak támpontot a bionikai tanulóhálózat (Bionic Learning Network) programban futó projektek.

A szitakötők repülését mintázza

A madárrepülést utánzó SmartBird szerkezet 2011-es reptetését követően a bionikai tanulóhálózat keretében a fejlesztők a következő, még nagyobb kihívással kezdtek el foglalkozni: a szitakötők repülő mozgásának műszaki megvalósításával. A BionicOpter egy ultrakönnyű repülőszerkezet, amely a természetben megtalálható mintájához hasonlóan minden irányban képes a repülésre, és eközben a legbonyolultabb manővereket is végrehajtja.

A legújabb fejlesztés, a BionicOpter a szitakötők repülését imitálja
A legújabb fejlesztés, a BionicOpter a szitakötők repülését imitálja

Annak köszönhetően, hogy a mesterséges szitakötő a szárnyait egymástól függetlenül tudja mozgatni, a repülő objektum hirtelen fékezésre és fordulásra képes, dinamikusan gyorsít és akár hátrafelé is tud repülni. Ezzel először sikerült egyetlen modellel helikopterek, repülőgépek és akár vitorlázórepülők valamennyi repülési állapotát leképezni. A magasan integrált rendszer ennek ellenére, egyszerű és intuitív módon, okostelefonról vezérelhető.

Az egyedülálló repülési jellemzőket a könnyű építési mód és a funkcióintegráció teszi lehetővé. A gondosan egymáshoz illesztett alkotóelemeket, így az érzékelőket, a beavatkozókat, a mechanikát, valamint a vezérlés- és szabályozástechnikát a lehető legkisebb helyre építik. A repülőmozgást, azaz a szárnyak csapásfrekvenciáját, -amplitúdóját és állásszögét szoftver és elektronika szabályozza. A kezelőnek csak magát a szitakötőt kell irányítania, és nem kell a komplex mozgásfolyamatok koordinálásával foglalkoznia.

A következetes ultrakönnyű felépítés a teljes repülőszerkezetre vonatkozik. A 63 cm-es szárnyfesztáv és a 44 cm-es testhosszúság mellett a műszitakötő tömege mindössze 176 gramm. A szárnykonstrukciót szénszálas keret és ráfeszített vékony fólia alkotja, és intelligens kinematikájával kiegyenlíti a repülés során fellépő vibrációt és stabilizálja a repülést. A teljes repülőobjektum stabilitását bizonyos adatok (szárnypozíció és szárnyfrekvencia) repülés közbeni folyamatos gyűjtése és kiértékelése teszi lehetővé.

Egy ormány is lehet példakép

A bionikus munkadarab-mozgatás (egy úgynevezett handling asszisztens) megalkotásánál a Festo szakembereit az elefántok ormánya inspirálta, amely rugalmas, nagy erők kifejtésére képes és pontos megfogóként működik. Az elefántormány szerkezeti és működési sajátosságainak elemzését követően, valamint a gyakorlati kialakítás során új technológiák alkalmazásával az ember-gép együttműködés (r)evolúciója ment végbe – egy teljesen újszerű, biomechatronikus anyagkezelő rendszer jött létre.

Az elefántormány mintájára alakították ki a bionikus anyagmozgatót
Az elefántormány mintájára alakították ki a bionikus anyagmozgatót

A bionikus handling asszisztens esetében az eddigiekkel ellentétben nem rejt veszélyt a gép és az ember közötti – akár véletlen, akár szándékos – kontaktus. Ha a kezelő és a gép mozgása egymással ütközne, a bionikus kezelőegység azonnal igazodik az emberi mozdulatokhoz (mintegy „visszavonul”), miközben az elvárt dinamikus viselkedés nem változik. A problémás helyzet megszűntekor a természetet utánzó rendszer visszatér az eredeti mozgásához. A nehéz ipari robotokkal szemben a bionikus mozgatónál egyedülállóan kedvező a saját tömeg és a hasznos teher közötti arány, sokkal nagyobb szabadsági fokkal képes a mozgásfolyamatok végrehajtására, valamint hatékonyabban használja fel az erőforrásokat.

A bionikus megoldás új lehetőségeket nyit az ipari anyagmozgatásban. Bárhol alkalmazható, ahol a dolgozóknak veszélytelen gépi támogatásra van szükségük a munkafolyamatok elvégzésében – például az orvostechnikában, a betegrehabilitációban vagy a fogyatékkal élők segítésében, de ugyanígy a mezőgazdaságban, a privát háztartásokban és oktatási célokra.

A 3D-s nyomtatás meghatározó szerepe

A bionikus handling asszisztensek különleges előállítási követelményei a gyors gyártás korszerű technológiáinak bevezetésével váltak teljesíthetővé. A gyors gyártás (más névén 3D-s nyomtatás vagy additív eljárás) egyedi mozgó rendszerek kialakítását teszi lehetővé poliamidból, vékony rétegek egymásra építésével. Minden réteget az előzőleg kialakított alsóbb rétegre lézerrel olvasztják fel úgy, hogy az új réteg kikeményedése csak ott lehetséges, ahol azt a vezérlőprogrammal előírják. Ilyen módon bonyolult termékek egyedi 3D-s nyomatai alakíthatók ki.

Bionic Learning Network
A bionikai tanulóhálózat a Festo vállalatnak főiskolákkal, intézményekkel és fejlesztőcégekkel alkotott kutatási közössége. A kezdeményezés célja, hogy a bionika segítségével biológiai elveket ültessenek át műszaki platformokra, ezzel új technológiák és sorozattermékek alapjait lerakva. Az automatizált mozgásfolyamatok a bionika felhasználásával ez eddigieknél hatékonyabbá és termelékenyebbé tehetők, ami teljesen új megoldási lehetőségeket kínálhat az ipari gyakorlat számára.
 
A szakirodalomban biomimikri, biomimetika vagy biomimézis néven is ismert bionika egy több szaktudományt átfogó új tudományág, amelynek célja az élő természetben kifejlődött megoldások átültetése a műszaki gyakorlatba abból a megfontolásból (is) kiindulva, hogy ezek optimális megoldásokat jelenthetnek egy-egy problémára. A bionika művelésében természettudósok, mérnökök és más tudományágak képviselői (például építészek, formatervezők) is együttműködnek.
(forrás: Festo/GyártásTrend)
hirdetés

kapcsolódó linkek

Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés