Robotické včely: Výzkumníci vyvinuli plně směrového létajícího robota

V světě poprvé výzkumníci z Washington State University (WSU) navrhli roboticskou včelu, nazvanou Bee++, schopnou stabilního letu ve všech směrech, včetně složitých otočných pohybů známých jako yaw. Tento fascinující průlom v oblasti robotiky, umožněný kombinací inovativního designu a komplexních kontrolních algoritmů, má široké spektrum potenciálních aplikací, od umělého opylování až po monitorování životního prostředí a záchranné operace.

Prototyp Bee++ sestávající ze čtyř uhlíkových vláken a mylarových křídel a čtyř lehkých akuatorů, každý ovládající křídlo, představuje významný pokrok v robotice. Je to první svého druhu, který dosáhl šesti stupňů volného pohybu pozorovaného u létajících hmyzů. Tým vedený Néstorem O. Pérez-Arancibiou, Flahertyho asociátorem na škole mechanického a materiálového inženýrství WSU, zveřejnil své výsledky v IEEE Transactions on Robotics a prezentoval své výsledky na mezinárodní konferenci IEEE o robotice a automatizaci.

“Výzkumníci se snažili vyvinout umělé létající hmyz již více než 30 let,” řekl Pérez-Arancibia. Vytvoření těchto malých robotů vyžaduje nejen unikátní design, ale také vývoj pokročilých kontrolérů, které napodobují fungování hmyzího mozku. “Je to směsice robotického designu a kontroly,” dodal, zdůrazňující důležitost vytvoření “umělého mozku” pro tyto malé roboty.

Překonání několika omezení

První tvorba týmu WSU byla dvoukřídlá roboticská včela. Byla však omezena ve svých pohybech. Aby překonali toto omezení, Pérez-Arancibia a jeho doktorandi postavili čtyřkřídlý robot dostatečně lehký na to, aby vzlétl v roce 2019. Robot mohl provádět složité manévry, naklánění a otáčení, máváním křídel v různých vzorcích.

Zahrnutí kontroly yaw však představovalo významnou výzvu. “Pokud nemůžete ovládat yaw, jste velmi omezeni,” řekl Pérez-Arancibia, vysvětluje, že bez něj roboty ztratí kontrolu, ztratí se a havarují. Zdůraznil, že všechny stupně pohybu jsou kriticky důležité pro vyhýbavé manévry nebo sledování objektů.

Čerpajíce inspiraci z hmyzu, tým představil design, kde křídla mávají v úhlové rovině. Zvýšili také frekvenci mávání křídel z 100 na 160krát za sekundu. “Část řešení spočívala v fyzickém designu robota a také vynalezli nový design pro kontrolér – mozek, který robota řídí,” dodal.

Váží 95 mg a má rozpětí křídel 33 milimetrů, je Bee++ větší než skutečné včely a目前 je schopný pouze autonomního letu po dobu asi pěti minut. Tyto omezení však nezmenšily nadšení týmu. Pracují na vývoji dalších typů robotických hmyzů, včetně plazivých a vodních skokanů.

Vývoj Bee++, který představuje hodnotu biomimetiky a inovace, byl podporován různými organizacemi, včetně National Science Foundation, DARPA, WSU Foundation a Palouse Clubu prostřednictvím programu Cougar Cage WSU. Díky této průkopnické práci vypadá budoucnost robotiky jasně, plná slibných a převratných objevů.