Microestructuras bioinspiradas

El proyecto Insect Mimicking Flying Object (IMFO) consiste en la realización, mediante tecnologías de microelectrónica y microsistemas, de una estructura del tamaño de un insecto volador capaz de imitar su vuelo con aleteo.
Además de los aspectos de fabricación, la originalidad de la investigación reside también en la reproducción de la cinemática de las alas, similar a la de los insectos, mediante un concepto de combinación de cuadratura y fase de los modos de aleteo y torsión de las alas artificiales. Las ventajas que ofrece un sistema de este tipo son múltiples: se dispondría, en efecto, de un objeto de gran agilidad, capaz de cernirse al tiempo que se garantiza la discreción visual y acústica.

Además, sería capaz de moverse en espacios reducidos, de operar en enjambres (soportando redes de sensores comunicantes) para recoger información dispersa y centralizarla rápidamente, de llevar microcargas útiles como una microcámara, un microsensor de temperatura de presión, un microrreceptor de audio y todo ello, a bajo coste gracias a una fabricación sencilla y colectiva.

Hasta la fecha, el IEMN es el único laboratorio que ha propuesto a nivel internacional una tecnología de microsistemas viable para la realización de dicho nano-drone.

Figura 3.1: a) Diseño y modelo del nanodrono, b) el prototipo con una envergadura de 3 cm, una masa ~ 20 mg con alas de SU-8 y parileno, c) los registros de los modos de aleteo y torsión del ala  amplitud en la punta del ala y sustentación en función de la frecuencia, respectivamente. El ángulo de aleteo para un ala alcanza un valor elevado de 30° y la sustentación obtenida en la segunda cuadratura es ligeramente superior al peso del prototipo.

[1] D. Faux, O. Thomas, E. Cattan & S. Grondel, EPL-Europhys. Lett. (2018), 121, 6
[2] D. Faux, O. Thomas, S. Grondel & E. Cattan, Journal of Sound and Vibration (2019), 460, 114883
[3] M. Colin, O. Thomas, S. Grondel & E. Cattan, Journal of Fluids and Structures (2020), 97, 103056
[4] S. Grondel, M. Colin, M. Zwingelstein, S. Ghenna, C. Soyer, E. Cattan & O. Thomas, Modern Technologies Enabling Safe and Secure UAV Operation in Urban Airspace (2021), 59, 52

• Definición de la estructura ideal para el tórax y las alas (simulaciones y experimentación)..
• Integración del actuador electromagnético. El coste energético del accionamiento tiene que ser evaluado y optimizado mediante simulaciones y mediciones experimentales
• Determinación de las fuerzas aerodinámicas generadas a bajo Reynolds en las alas y optimización del rendimiento de sustentación..

• Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles (ESPCI),
• École Nationale Supérieure des Arts et Métiers (ENSAM),
• INSA Hauts-de-France (INSA HdF).
• Agencia de Innovación para la Defensa (AID).

Responsable: Sébastien Grondel (@email)