DelFly

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DelFly Micro, un MAV de alas batientes equipado con una cámara de 3,07 gramos.

El DelFly[1][2][3][4][5][6][7]​ es un Micro Vehículo Aéreo con alas de movimiento batiente u Ornitóptero completamente controlable equipado con una cámara. Ha sido desarrollado en el Micro Air Vehicle Lab de la Universidad de Tecnología de Delft en colaboración con la Universidad de Wageningen.

El proyecto DelFly[8]​ se centra en la creación de sistemas completamente funcionales y sigue una estrategia de aproximación de arriba abajo hacia la creación de MAVs de alas batientes cada vez más pequeños y autónomos.

El DelFly Micro con una envergadura de 10 cm y 3,07 gramos es el MAV de alas batientes de vuelo libre equipado con una cámara y un transmisor de vídeo más pequeño.[9]​ Existen MAVs de alas batientes más pequeños que el DelFly, pero sin tener una cámara integrada. En particular, un aficionado de Albany NY, construyó un MAV de alas batientes de 920 mg y una envergadura de 60 mm, el cual es el avión de alas batientes de vuelo libre más pequeño del mundo hasta la fecha.

El DelFly II, de 28 cm y 16 gramos, fue capaz de despegar y aterrizar en vertical, y demostró formas simplificadas de vuelo autónomo, principalmente utilizando procesamiento externo.[10]

El DelFly Explorer[11]​ mide 28 centímetros y pesa 20 gramos. Está equipado con un sistema de visión estéreo en miniatura para volar de forma autónoma en el interior de edificios.

DelFly Nimble suspendido en el aire

El DelFly Nimble[12]​ es un MAV de alas batientes muy ágil y sin cola. Se dirige modificando los movimientos de sus alas, permitiéndole realizar maniobras de alta velocidad, como giros de 360 grados. Uno de sus usos es estudiar el vuelo de los insectos. Imitando las maniobras de escape de las moscas de la fruta, se reveló un nuevo mecanismo aerodinámico que ayuda a realizar giros más rápidos y cerrados.

Historia[editar]

El proyecto DelFly empezó en 2005 como un Ejercicio de Síntesis del Diseño para un grupo de estudiantes de ciencias en la Facultad de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad Técnica de Delft. El diseño del ala batiente estaba mentorizado por la Universidad de Wageningen, el control remoto y la integración de la micro cámara por Ruijsink Dynamic Engineering, y el procesamiento de imagen en tiempo real por la Universidad Técnica de Delft.[13]​ El resultado de este ejercicio fue el DelFly I, un MAV de alas batiente de 50 cm de envergadura y 21 gramos equipado con una cámara. El DelFly I pudo tanto volar rápido, como volar lento mientras proporcionaba fotografías razonablemente estables.

En 2007, se creó el DelFly II: un MAV de alas batientes de 28 cm y 16 gramos con una cámara integrada. Esta versión no solo era más pequeña, sino que tenía una envolvente de vuelo mucho más amplia. Iba desde los 7 m/s de vuelo hacia adelante hasta estar cercano a un vuelo estacionario, e incluso volar hacia atrás a -1 m/s. En contraste con el DelFly I, el DelFly II podía despegar y aterrizar en vertical. El tiempo de vuelo del DelFly II era de alrededor de 15 minutos.

Al DelFly II lo siguió en 2008 el DelFly Micro, un MAV de alas batientes de 10 cm y 3,07 gramos, también equipado con una cámara.[14]​ El DelFly Microes completamente orientable con 3 controles para el acelerador, el timón de profundidad y el timón de dirección. Dado la energía limitada a bordo, el tiempo de vuelo del DelFly Micro era de unos 2, 3 minutos. El DelFly Micro apareció en el libro Guinness de los records de 2009 como el avión más pequeño del mundo equipado con un cámara.

El DelFly participó en las ediciones de 2005, 2007, 2008, 2010 y 2013 de la Competición de Micro Vehículos Aéreos y fue el primer vehículo en realizar un vuelo interior completamente autónomo.[15]

El DelFly Explorer fue creado en 2013. Tiene un sistema de visión estéreo que permite evitar obstáculos de forma autónoma, incluso en entornos desconocidos y sin preparación previa.

El DelFly Nimble, presentado en 2018, es el primer DelFly sin cola. Es mucho más ágil que los diseños anteriores. Permite el vuelo estacionario y puede volar en cualquier dirección hasta a 7 m/s en vuelo hacia adelante. Tiene un diseño relativamente sencillo y está formado por componentes comerciales comunes y partes impresas en 3D.

Influencia[editar]

El DelFly utiliza relaciones de escala para el diseño aerodinámico de las alas batientes, el cual fue descubierto en el laboratorio Dickinson en Caltech en colaboración con la Universidad de Wageningen.[16][17]​ Las investigaciones anteriores en el laboratorio Dickinson también inspiraron el Robobee, tanto el diseño del Robobee como el del DelFly se originaron como resultado de la investigación con modelos robóticos de insectos voladores.[18][19]​ El DelFly influyó en el TechJect Dragonfly UAV y en el FlyTech Dragonfly entre muchos otros que hacen referencia a los desarrollos del DelFly.

Retos de diseño[editar]

El diseño de un MAV autónomo de alas batientes, con un peso de menos de 20 gramos, plantea retos en varios ámbitos, incluyendo los materiales, la electrónica, el control, la aerodinámica, la visión artificial y la inteligencia artificial. Todos estos ámbitos se alimentan entre sí. Por ejemplo, los estudios sobre el diseño y la aerodinámica de las alas han mejorado la eficiencia de vuelo y la cantidad de sustentación generada. Esto permite llevar a bordo una carga útil mayor, como más sensores y procesamiento. A su vez, dicho procesamiento integrado se puede utilizar para realizar maniobras automáticas en un túnel de viento, ayudando a crear mejores modelos del DelFly.

Aplicaciones[editar]

Los MAVs de alas batientes tienen un aspecto natural y son intrínsecamente seguros debido a su bajo peso y a la baja velocidad de sus alas. Esto los hace especialmente adecuados para volar en interiores, incluso en presencia de humanos. Además, los MAVs de alas batientes pueden utilizarse como juguetes (de realidad aumentada). Otras posibles aplicaciones incluyen la inspección de estructuras industriales interiores o la retransmisión de vídeo de la multitud durante eventos en interiores. El DelFly vuela bien en interiores con el aire acondicionado apagado, y al aire libre en condiciones de viento muy suave.

Referencias[editar]

  1. ^ de Croon, G.C.H.E.; de Weerdt, E. ; De Wagter, C. ; Remes, B.D.W. ; Ruijsink, R. (April 2012). "appearance variation cue for obstacle avoidance". Robotics, IEEE Transactions on 28 (2): 529–534. doi:10.1109/TRO.2011.2170754.
  2. Bradshaw, Nancy L., and David Lentink. "Aerodynamic and structural dynamic identification of a flapping wing micro air vehicle." AIAA conference, Hawaii. 2008.
  3. Lentink, D. "Exploring the biofluiddynamics of swimming and flight." Wageningen University and Research Centre, Wageningen (2008).
  4. de Croon, G.C.H.E.; de Clercq, K.M.E.; Ruijsink, R.; Remes, B.; de Wagter, C. (1 June 2009). "Design, aerodynamics, and vision-based control of the DelFly". International Journal of Micro Air Vehicles 1 (2): 71–97. doi:10.1260/175682909789498288.
  5. Lentink, David, Stefan R. Jongerius, and Nancy L. Bradshaw. "The scalable design of flapping micro-air vehicles inspired by insect flight." Flying insects and robots. Springer Berlin Heidelberg, 2010. 185-205.
  6. Lentink, D., N. L. Bradshaw, and S. R. Jongerius. "Novel micro aircraft inspired by insect flight." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 146.4 (2007): S133-S134.
  7. de Croon, G.C.H.E., Percin, M., Remes, B.D.W., Ruijsink, R., De Wagter, C., "The DelFly: Design, Aerodynamics, and Artificial Intelligence of a Flapping Wing Robot", Springer, (2015).
  8. http://www.delfly.nl/
  9. http://www.guinnessworldrecords.com/records-7000/smallest-camera-plane/
  10. «Copia archivada». Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2013. Consultado el 4 de enero de 2019. 
  11. De Wagter, C., Tijmons, S., Remes, B.D.W., .de Croon, G.C.H.E. , "Autonomous Flight of a 20-gram Flapping Wing MAV with a 4-gram Onboard Stereo Vision System", at the 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2014).
  12. Matěj Karásek, Florian T. Muijres, Christophe De Wagter, Bart D.W. Remes, Guido C.H.E. de Croon: A tailless aerial robotic flapper reveals that flies use torque coupling in rapid banked turns. Science, Vol 361, Iss 6407, 2018.
  13. De Wagter, Christophe, and J. A. Mulder. "Towards vision-based uav situation awareness." AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit. 2005.
  14. "Delfly Micro IEEE Article"
  15. http://www.imavs.org
  16. Lentink, David, and Michael H. Dickinson. "Biofluiddynamic scaling of flapping, spinning and translating fins and wings." Journal of Experimental Biology 212.16 (2009): 2691-2704.
  17. Lentink, David, and Michael H. Dickinson. "Rotational accelerations stabilize leading edge vortices on revolving fly wings." Journal of Experimental Biology 212.16 (2009): 2705-2719.
  18. Dickinson, Michael H., Fritz-Olaf Lehmann, and Sanjay P. Sane. "Wing rotation and the aerodynamic basis of insect flight." Science 284.5422 (1999): 1954-1960.
  19. Lentink, David. "Biomimetics: Flying like a fly." Nature (2013).