Prírodou inšpirované algoritmy

MFI projekt

Projekt mikromechanického lietajúceho hmyzu (MFI micromechanical flying insect)

Cieľom projektu MFI je vyrobiť zariadenie schopné autonómneho letu s rozpätím krídel 25 mm. Projekt začal v máji 1998. Jeho konštrukcia sa zakladá na biologických princípoch. Vysoký výkon skutočných múch je založený na veľkej sile generovanej nerovnomernou aerodynamikou, vysoko výkonným systémom pohonu s malou hmotnosťou, a rýchlym riadiacim systémom so zrakovými a interciálnymi senzorami. Ukázalo sa, že piezoelektrický mechanizmus a flexibilná štruktúra hrudníka poskytujú potrebnú hustotu vývinu energie pre záber krídla napájaného lítiovou batériou. Lítiová batéria je dobíjaná solárnymi článkami. V prvých 3 rokoch sa výskum sústredil na porozumenie aerodynamiky letu muchy a na jeho rozbor, dizajn a výrobu MFI pohonných mechanizmov, hrudník a krídla. V auguste 2001vyvinul MFI prototyp (s 1 krídlom) vztlakovú silu na testovacom stanovišti.(Yan et al., 2001)

Objekt z ktorého sa čerpal dizajn pre projekt MFI bola včela - Calliphora.

Jej dĺžka je relatívne dostatočná pre jednoduché zostavenie pohonov, trupu, krídel a elektroniky. Skupina relevantných parametrov je uvedená v tabuľke.

Prvým kritickým parametrom je či je dodané dostatočné množstvo mechanickej sily do krídel. Vedci prišli na to, že hmotnosť pohonu u MFI je porovnateľná s hmotnosťou včely, pri použití piezoelektrického pohonu dokonca vie vyvinúť väčšiu silu pri danej pracovnej frekvencii. U MFI je potrebné mať porovnateľnú hustotu krídla a tlmenie pre uchovanie kvality Q nízkej a vysokej riaditeľnosti.

krídlo prototypu MFI na testovacom stanovišti

Makety MFI

krídlo MFI a Calliphory

Hlavné komponenty MFI

Integrácia a ovládanie

Hlavné MFI komponenty a podsystémy sú ukázané na obrázku. Od augusta 2001, sa vyrábali konštrukcia, solárne panely, aktivátory, krídla, silové snímače a hrudníkový aparát. Počiatočné testy ukázali generovanie vztlakovej sily mechanizmu na lietanie. Po zvládnutí ovládania vzletu pomocou tohto mechanizmu bude ďalším krokom navrhnúť vhodnú jednotku na výrobu energie, jednotku riadenia letu a komunikačnú jednotku pre diaľkové riadenie. Počiatočným plánom je koncentrovať sa na stabilné vzlietanie, a na používanie jednoduchého optického snímania a vstavaného gyroskopu pre stabilné riadenie polohy hmyzu --- napodobňovanie stratégie riadenia používaného pri muchách. Konečným cieľom je vyrábať a demonštrovať stabilný a autonómny MFI.