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Il drone bio-ibrido che sbatte le ali

di Redazione

I droni commerciali hanno molteplici applicazioni industriali, come il controllo dei livelli di scorta all’interno dei magazzini e il monitoraggio delle condizioni delle turbine eoliche in mare. Di solito utilizzano una configurazione a quadrirotore con le fonti di propulsione disposte sulla parte anteriore e posteriore. Questa configurazione è funzionale e in continuo miglioramento.

Imparare di più su come gli uccelli volano, in particolare su come battono e piegano le ali, ha il potenziale di rivoluzionare la progettazione dei futuri veicoli volanti. I tecnologi ritengono che i droni dotati di ali che svolazzano simili a quelle degli uccelli potrebbero consentire ai veicoli aerei senza equipaggio (UAV) di essere più agili e manovrabili in volo. Inoltre, i progetti di robot bio-ibridi che battono le ali potrebbero permettere ai droni di volare a velocità più basse, il che sarebbe vantaggioso per le applicazioni di monitoraggio o imaging. Si prevedono anche miglioramenti delle prestazioni aerodinamiche.

La capacità degli uccelli di piegare e deformare le ali, oltre che di batterle, rende il loro volo molto più efficiente. Ad esempio, possono ridurre l’inviluppo corporeo durante la salita per diminuire la resistenza, e aumentarlo durante la discesa per massimizzare la portanza. I droni dotati di ali pieghevoli simili a quelle degli uccelli potrebbero viaggiare potenzialmente più lontano con una singola carica delle loro batterie rispetto ai progetti attuali.

Dopo aver stabilito che dotare i droni di ali pieghevoli e sbattenti è una strategia utile, il passo successivo è elaborare un progetto. Tuttavia, gli uccelli sbattono le ali in molteplici modi diversi. Se gli sviluppatori volessero superare la natura, come dovrebbero procedere? Per rispondere a queste domande aerodinamiche, i ricercatori dell’Università di Lund in Svezia e della Scuola Politecnica Federale di Losanna in Svizzera hanno assemblato un drone che sbatte le ali in modo bio-ibrido.

Abbiamo costruito un’ala robotica che può sbattere come un uccello, ma anche in modo che gli uccelli non possono fare“, ha dichiarato Christoffer Johansson, un membro del gruppo di ricerca. “Misurando le prestazioni dell’ala nella nostra galleria del vento, abbiamo studiato come i diversi modi di ottenere la corsa ascendente dell’ala influenzano la forza e l’energia durante il volo“.

Quando si tratta di robot volanti, gran parte della ricerca si è concentrata su progetti simili ad insetti, che hanno ali non pieghevoli e si muovono a frequenze molto elevate. Tuttavia, come accennato, per ottenere un volo efficiente, gli sviluppatori di droni e UAV possono imparare molto dallo studio del volo degli uccelli, incluso il modo in cui le ali si deformano e si piegano.

Grazie all’ala del drone, che presenta un microcontrollore collegato a servomotori per la piegatura, lo sbattimento e il beccheggio, e include un sistema di ingranaggi differenziali collegato a un elemento biomimetico composto da penne primarie e secondarie, gli scienziati possono ricreare una vasta gamma di movimenti.

Inoltre, il volo più efficiente dei droni simili agli uccelli potrebbe avere implicazioni per una vasta gamma di applicazioni industriali, come il monitoraggio ambientale, la mappatura di terreni e infrastrutture, l’ispezione di costruzioni e il controllo dei livelli di stoccaggio nei magazzini. Inoltre, l’utilizzo di droni simili agli uccelli potrebbe avere anche implicazioni per applicazioni militari, come la sorveglianza e il ricognimento.

Tuttavia, ci sono ancora sfide da affrontare nello sviluppo di un drone bio-ibrido adatto all’industria. Ad esempio, la progettazione di ali pieghevoli e sbattenti richiede un’attenzione particolare alla leggerezza e alla resistenza dei materiali utilizzati, al fine di garantire la massima efficienza e autonomia di volo. Inoltre, l’elaborazione di algoritmi di controllo complessi che consentano ai droni di imitare il volo degli uccelli richiede ulteriori ricerche e sviluppi.

Nonostante queste sfide, i progressi nella progettazione di droni simili agli uccelli stanno aprendo nuove opportunità per l’industria e la ricerca. Con ulteriori ricerche e sviluppi, il drone bio-ibrido constirebbe il raggiungimento di prestazioni di volo ancora migliori e nuove applicazioni.

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Aggiornato il 05/15/2024

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