자연에서 잠자리의 비행 역학은 참으로 복잡하고 독특하다. 공중에서 잠자리는 모든 방향으로 움직일 수 있고, 날갯짓 없이 활강이 가능하며, 제자리에 떠 있을 수도 있다. 네 개의 날개를 독립적으로 움직이는 잠자리만의 능력은 급격히 속도를 늦추거나 갑작스러운 회전 및 신속한 가속을 가능하게 할 뿐만 아니라, 뒤로도 비행할 수 있도록 한다.

편집자 주

자연에서 발견한 비행 모델

훼스토는 바이오닉옵터(BionicOpter)를 통해, 잠자리의 복잡한 비행 특성을 초경량으로 디자인된 구조로 구현했다. 이는 헬리콥터, 비행기와 글라이더의 다양한 비행체 특성을 겸비한 최초의 비행 모델이다.

잠자리의 특징과 마찬가지로, 바이오닉옵터는 날갯짓의 빈도 및 크기와 개별 날개의 수평각도 조절이 가능하다. 이는 개별적으로 조절 및 동작되는 날개로 인해, 원격으로 제어되는 바이오닉옵터의 동체가 공간상에서 어느 곳으로 진행하던지 방향과 속도 및 가속도가 제어될 수 있음을 의미한다. 인텔리전트한 메커니즘은 실내나 실외에 관계없이 진동을 보정해 주고 비행 중 안정성을 최대한 보장한다.

모든 부품의 초경량화

70cm의 날개폭과 48cm의 몸통 길이를 가진 바이오닉옵터는 그 무게가 단지 175g밖에 되지 않는다. 날개는 탄소섬유(Carbon-Fiber)로 된 프레임과 얇은 막으로 구성돼 있으며, 몸통은 유연한 폴리아미드 및 터폴리머(Terpolymer) 소재로 이뤄져 있다. 이를 통해 유연하고 견고하며, 동시에 초경량화된 바이오닉옵터를 구현할 수 있었다. 배터리와 9개의 서보 모터, 그리고 고성능 ARM 프로세서 기반의 마이크로 컨트롤러 등 이 모두가 센서 및 무선 모듈과 마찬가지로 몸통 내부의 매우 작은 공간에 집적 및 통합돼 있다.

매우 복잡한 시스템도 손쉽게 조정

고도로 집적된 복잡한 시스템에도 불구하고, 바이오닉옵터는 단지 스마트폰을 통해 손쉽고 직관적으로 제어할 수 있다. 날갯짓의 빈도 및 크기, 각 날개 수평각도의 설정은 소프트웨어 및 전기 장치로 제어되기 때문에 복잡한 모션 시퀀스를 꾸밀 필요 없이 단순하게 조종하기만 하면 된다. 

상태 모니터링 통해 높은 비행 중 안정성 보장

바이오닉옵터의 높은 동작 안정성을 위해, 비행 중 각 날개의 위치 및 수평각도의 데이터가 지속적으로 실시간 기록 및 분석된다. 공간상에서 바이오닉옵터의 가속도 및 동체의 수평각도는 관성 센서를 이용해 측정되며, 내장된 위치 및 가속도 센서를 이용해 동체의 속도 및 공간 내 방향을 감지한다.

고도로 집적된 기능 통합된 생체공학적 모델

바이오닉옵터를 통해 훼스토는 고도로 집적된 기능 통합화 및 소형화가 어떻게 실현 가능한지를 보여준다.

원격으로 제어되는 잠자리의 생체공학적 모델인 바이오닉옵터는 무선으로 이뤄지는 실시간 통신, 끊임없는 정보 교환을 통해 이뤄지는 피드백 시스템, 서로 다양한 센서의 조합 분석뿐 아니라, 복잡한 주변 상황과 위험 상태의 인지까지도 가능하다. 고도의 통합 자동화 플랫폼 CPX에 근간을 둔 훼스토의 통합 자동화 콘셉트는 이를 구현할 수 있는 방안을 이미 제공하고 있다. 한편, 이 모델은 실제로 구동이 가능한 제품이지만, 별도의 판매 및 공급은 불가능하다.

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