Befjädrad robotvinge banar väg för framtidens flaxande drönare
Fåglar flyger mer effektivt genom att fälla in vingarna under uppslaget, visar en färsk studie från Lunds universitet och schweiziska EPFL. Resultaten kan innebära att vingfällning är nästa steg för att öka förmågan till framåtdrivande kraft och aerodynamisk effektivitet i flaxande drönare.
Redan förstadierna till fåglar – utdöda fågelliknande dinosaurier – gynnades av att vika vingarna under uppslaget när de utvecklade aktiv flygning. Bland nu levande flygande djur är fåglarna de största och de mest effektiva. Detta gör dem särskilt intressanta som inspiration för utvecklingen av drönare. Men för att avgöra vilken flaxande strategi som är bäst krävs aerodynamiska studier av alternativa sätt att flaxa med vingarna. Därför har ett svensk-schweiziskt forskarlag konstruerat en robotvinge som kan åstadkomma just det – att flaxa som en fågel och mer därtill.
– Vi har byggt en robotvinge som kan flaxa mer likt en fågel än tidigare robotar. Genom att mäta vingens prestanda i vår vindtunnel har vi studerat hur olika sätt att göra vinguppslaget påverkar krafter – och den energi som krävs för att skapa krafterna, säger Christoffer Johansson, biologiforskare vid Lunds universitet.
Tidigare studier har visat att fåglar flaxar vingarna mer horisontellt när de flyger långsamt. Den nya robotstudien visar att fåglarna troligtvis gör det, trots att det går åt mer energi att skapa en viss kraft, för att det är enklare att skapa en tillräckligt stor uppåtriktad kraft då. Detta är något som drönare kan ta efter för att öka spannet av hastigheter de kan flyga med.
– Den nya robotvingen kan användas för att svara på frågor om fågelflygningar som skulle vara omöjliga bara genom att observera fritt flygande fåglar. Forskningen på levande fåglars flygförmåga är nämligen begränsad till den flaxande rörelse som djuret använder, säger Christoffer Johansson.
Forskningen med robotvingen kan förklara varför fåglar flaxar som de gör, genom att ta reda på vilka rörelsemönster som skapar mest kraft och vilka som är mest effektiva. Resultaten kan även användas i andra forskningsområden, exempelvis för att bättre förstå hur fåglars flyttning påverkas av klimatförändringar och förändrade födoförhållanden. Det finns många potentiella användningsområden för drönare där dessa insikter kan tas tillvara. Till exempel för den ständiga utvecklingen av varuleveranser – här kan drönare vara framtidens melodi.
– Flaxande drönare skulle kunna fylla en nisch där, men det bygger på att de blir tillräckligt effektiva och klarar av att lyfta de extra vikter som varorna innebär. Hur vingarna flaxas har stor betydelse för prestandan, och här kan vår nuvarande och framtida forskning visa vägen, säger Christoffer Johansson.
Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Advanced Intelligent Systems: ”Robotic avian wing explains aerodynamic advantages of wing folding and stroke tiltings in flapping flight”.
För mer information, kontakta:
Christoffer Johansson
Biologiska institutionen
+46 46 222 49 55
christoffer.johansson@biol.lu.se