Nově vyvinuté insektové drony odolné vůči srážkám

Po mnoha předchozích pokusech v oblasti výzkumu se výzkumníkům z Massachusettského technologického institutu (MIT) podařilo úspěšně implementovat hmyzí agilitu do miniaturních létajících robotů. Stejně jako u mnoha případů robotické technologie se tým inspiroval přírodou. Hmyz je extrémně akrobatický a odolný vůči srážkám během letu a může efektivně navigovat měnící se podmínky, jako jsou poryvy větru a překážky.

Profesor Kevin Yufeng Chen je tím, kdo postavil tento systém. Je členem oddělení elektrotechniky a počítačových věd a výzkumné laboratoře elektroniky.

Výzkum byl zveřejněn v časopise IEEE Transactions on Robotics. Spoluautoři zahrnovali Zhiijiana, studenta PhD na MIT; Siyi Xu, studenta PhD na Harvardově univerzitě; a Pakponga Chiraattananona, robotika z City University of Hong Kong.

Létající roboty poháněné měkkými akutory

Létající roboty využívají novou třídu měkkých aktorů, které jim umožňují překonat různé fyzické výzvy v reálném letu. Podle Chena by roboty mohly být jednoho dne použity lidmi k opylování plodin nebo inspekci strojů v malých prostorech.

Současné drony vyžadují otevřené prostory kvůli jejich neschopnosti operovat v uzavřených prostorech, což je způsobeno zejména tím, že nemohou zvládnout srážky.

“Pokud se podíváme na většinu dronů dnes, jsou obvykle quite velké,” říká Chen. “Většina jejich aplikací zahrnuje létání venku. Otázka je: Můžete vytvořit roboty ve velikosti hmyzu, které mohou pohybovat v velmi složitých, zahuštěných prostorech?”

Podle Chena “výzva spočívá v tom, že je velmi obtížné postavit malé létající roboty”.

https://www.youtube.com/watch?v=50_kK9phHy8

Alternativy ke snížení velikosti motorů

Jedna z hlavních limitací větších dronů je, že vyžadují motory, které ztrácejí účinnost, když jsou sníženy, a to je důvod, proč Chen říká, že je potřeba najít alternativy.

Hlavní alternativou do této doby byla malá a tuhá akta, vyrobená z piezoelektrických keramických materiálů. Tyto materiály byly zodpovědné za první generaci malých, létajících robotů. Nicméně, jsou křehké, což činí obtížným pro roboty vydržet srážky.

Chen spoléhal na měkké akty, aby vyvinul více spolehlivý malý robot, a na rozdíl od tvrdých, se skládají z tenkých gumových válců potažených uhlíkovými nanotrubicemi. Proces opakovaného prodloužení a kontrakce, vyvolaný elektrostatickými silami, umožňuje křídlům dronu bít rychle.

Nové akty mohou bít 500krát za sekundu, podobně jako hmyz.

“Můžete ho zasáhnout, když letí, a může se zotavit,” říká Chen. “Může také provádět agresivní manévry, jako jsou soumraky ve vzduchu.”

Hmyz podobný dron váží pouze 0,6 gramu, což je téměř ekvivalentní hmotnosti velkého včely.

“Pokud chcete se naučit, jak hmyz létá, je velmi poučné postavit model robotu ve velikosti,” říká Chen. “Můžete rušit několik věcí a vidět, jak to ovlivňuje kinematiku nebo jak se mění tekuté síly. To vám pomůže pochopit, jak ty věci létají.”

Chen doufá, že roboty mohou být použity v různých odvětvích, jako je zemědělství, a potenciální aplikace zahrnují management plodin a mise záchrany.

“Všechny tyto věci mohou být velmi náročné pro stávající velké roboty,” říká Chen.