Ingenieur KU Leuven wint Agoriaprijs met mechanische kolibrie
Frederik Leys uit Antwerpen is de winnaar van de vierde editie van de Agoriaprijs, uitgereikt in het kader van de Vlaamse scriptieprijs. Leys ontwikkelde een microvliegtuig met flappende vleugels, gebaseerd op de anatomie en de vliegwijze van de rosse kolibrie, een van de kleinste vogeltjes op aarde. De onderzoeker van de KU Leuven krijgt een geldprijs van vijfhonderd euro en een ’entrepreneurial track‘ ter waarde van achtduizend euro aan de Vlerick Leuven Gent Management School.
Leys liet zich inspireren door de kolibrie omdat dat vogeltje zo klein en wendbaar is. Het beestje kan zich vlot naar de meest onbereikbare plekken begeven en er ook blijven hangen. Leys zag in dat zo‘n microvliegtuigje in de praktijk perfect inzetbaar is om allerlei eerder ondenkbare taken uit te voeren. De kolibrie is in de eerste plaats een echt minivogeltje. De begincriteria waar het microvliegtuigje aan moest beantwoorden, waren dat het klein moest zijn en vederlicht. Het prototype kreeg de naam Kulibrie mee, meet van vleugeltip tot vleugeltip elf centimeter en weegt 4,15 gram.
De echte innovatie zit ‘m in de manier waarop de Kulibrie zijn vleugels beweegt. Insecten en kolibries vliegen door te flappen met hun vleugels. Dat is beduidend efficiënter dan de manier waarop vliegtuigjes met vaste vleugels of helikopters vliegen. Bovendien zijn de dieren in staat tot een veel breder scala aan vliegmanoeuvres, zoals zijwaarts of achteruit vliegen. Er is daarom veel onderzoek gedaan aan het aandrijven van microvliegtuigen met flappende vleugels. Deze zogenaamde ornithopters zouden immers perfect gebruikt kunnen worden waar kleine afmetingen en het uitvoeren van snelle manoeuvres van groot belang zijn.
Anders dan grote vogels bewegen insecten en kolibries hun vleugels in een horizontaal vlak. De vleugelbeweging bestaat uit vier fasen: de buikwaartse slag, de supinatie, de rugwaartse slag en de pronatie. Dat is het beste voor te stellen door de slag zelf na te bootsen. Strek om te beginnen je rechterarm rechts van je uit en oriënteer je hand in een hoek van 45 graden ten opzichte van een horizontaal vlak, met je handpalm naar beneden en je duim bovenaan. Beweeg nu je arm naar voren, in een horizontaal vlak en zonder hem te buigen. Dit is de buikwaartse slag. Om de supinatie uit te voeren, roteer je vervolgens je hand negentig graden met de klok mee. Voor de rugwaartse slag beweeg je je arm zonder te buigen horizontaal naar achteren. Vervolgens roteer je op het einde hiervan je hand weer, maar nu tegen de klok in zodat deze weer georiënteerd is zoals in het begin, de pronatie. Een kolibrie voert deze beweging ongeveer veertig keer per seconde uit waarbij hij zijn vleugel een klein beetje op en neer beweegt.
In de basis is de vleugelbeweging een combinatie van een horizontale slag en een pitch. Omdat juist de combinatie van die twee bewegingen mechanisch moeilijk is te reproduceren, werd tot nu toe de pitch genegeerd. Daardoor presteerden de mechanische kolibries een stuk slechter dan hun natuurlijke neefjes. Leys is er wel in geslaagd om beide acties te combineren. Hij bedacht een nieuw systeem waarbij kabeltjes de vleugels aandrijven. Die kabeltjes worden in beweging gezet door een nok, aangedreven door een minuscule elektromotor. De voeding daarvoor is een superlichte lithiumpolymeerbatterij van één gram. De vleugels bestaan uit dunne staafjes van een koolstofvezelcomposietmateriaal waarover een polymeerfilm is gespannen. Het geheel wordt samengehouden door een structuur uitgeprint door een 3D-printer.
RFID-toegangsbeveiliging nu nog makkelijker
Voor Identification and Access Management (I.A.M.) heeft Pilz het bedrijfsmoduskeuze- en toegangsautorisatiesysteem PITmode. Voor een onderdeel van dit systeem, de PITreader, heeft Pilz een RFID-transponder in kaart- en stickerformaat ontwikkeld. Alle varianten zijn vrij beschrijfbaar en rechten kunnen vastgelegd worden door gebruik te maken van de eenvoudig passende softwaretools.
Leys wil de Kulibrie nu gaan uitrusten met een camera. Dankzij beeldherkenning moet het vogeltje dan probleemloos en autonoom in gebouwen of grotten en tussen de bomen van een bos kunnen vliegen.
