Νέα Μικροσκοπικά Drone Ανθεκτικά σε Συντριβές

Μετά από πολλές προηγούμενες προσπάθειες στον τομέα, ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) κατάφεραν να εφαρμόσουν την ικανότητα των εντόμων σε μικροσκοπικά ρομποτικά που πετούν. Όπως και σε πολλές περιπτώσεις τεχνολογίας ρομποτικής, η ομάδα έψαξε για έμπνευση στη φύση. Τα έντομα είναι εξαιρετικά ακροβατικά και ανθεκτικά σε συντριβές κατά την πτήση και μπορούν να πλοηγηθούν αποτελεσματικά σε μεταβαλλόμενες συνθήκες όπως οι θύελλες και τα εμπόδια.

Ο καθηγητής Kevin Yufeng Chen είναι ο δημιουργός του συστήματος. Είναι μέλος του Τμήματος Ηλεκτρολογικής Μηχανικής και Επιστήμης Υπολογιστών και του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικής.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό IEEE Transactions on Robotics. Οι συν-συγγραφείς περιελάμβαναν τον Zhiijian, φοιτητή PhD στο MIT, τον Siyi Xu, φοιτητή PhD στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ και τον Pakpong Chiraattananon, ρομποτιστή στο Πανεπιστήμιο Πόλης του Χονγκ Κονγκ.

Αεροπορικοί Ρομποτ με Μαλακά Ακτιβιστές

Οι αεροπορικοί ρομποτ βασίζονται σε μια νέα κατηγορία μαλακών ακτιβιστών που τους επιτρέπουν να υπερβούν διάφορες φυσικές προκλήσεις στην πραγματική πτήση. Σύμφωνα με τον Chen, οι ρομποτ θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιηθούν από τους ανθρώπους για τον επικονιασμό καλλιεργειών ή την επιθεώρηση μηχανημάτων σε μικρους χώρους.

Τα τρέχοντα drone απαιτούν ανοιχτούς χώρους λόγω της αδυναμίας τους να λειτουργούν σε κλειστούς χώρους, κυρίως λόγω του ότι δεν μπορούν να χειριστούν τις συντριβές.

“Αν κοιτάξουμε τα περισσότερα drone σήμερα, είναι συνήθως khá μεγάλα”, λέει ο Chen. “Οι περισσότερες εφαρμογές τους περιλαμβάνουν πτήσεις σε εξωτερικούς χώρους. Το ερώτημα είναι: Μπορούμε να δημιουργήσουμε ρομποτ σε μέγεθος εντόμων που μπορούν να κινούνται σε πολύ σύνθετους, ακατάστατους χώρους;”

Σύμφωνα με τον Chen, “Η πρόκληση της κατασκευής μικρών αεροπορικών ρομποτ είναι τεράστια”.

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

Εναλλακτικές Λύσεις στα Μικροσκοπικά Κινητήρες

Μια από τις κύριες περιορισμοί των μεγαλύτερων drone είναι ότι απαιτούν κινητήρες που χάνουν αποτελεσματικότητα καθώς μειώνονται σε μέγεθος, που είναι ο λόγος για τον οποίο ο Chen λέει ότι πρέπει να υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις.

Η κύρια εναλλακτική λύση μέχρι τώρα ήταν ένας μικρός και σκληρός ακτιβιστής κατασκευασμένος από πιεζοηλεκτρικά κεραμικά υλικά. Αυτά τα υλικά ήταν υπεύθυνα για την πρώτη γενιά των μικροσκοπικών, ιπτάμενων ρομποτ. Ωστόσο, είναι εύθραυστα, γεγονός που καθιστά δύσκολο για τα ρομποτ να αντέξουν τις συντριβές.

Ο Chen βασίστηκε σε μαλακούς ακτιβιστές για να αναπτύξει ένα πιο αξιόπιστο μικροσκοπικό ρομποτ, και αντίθετα με τους σκληρούς, αποτελούνται από λεπτούς κυλίνδρους καουτσούκ που καλύπτονται με νανοσωλήνες άνθρακα. Μέσω της διαδικασίας της επαναλαμβανόμενης εκτάσεως και συστολής που προκαλείται από τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις, τα φτερά του drone μπορούν να χτυπούν γρήγορα.

Οι νέοι ακτιβιστές μπορούν να χτυπούν 500 φορές ανά δευτερόλεπτο, παρόμοια με ένα έντομο.

“Μπορείτε να το χτυπήσετε जबकεί πετάει και μπορεί να ανακτήσει”, λέει ο Chen. “Μπορεί επίσης να εκτελέσει επιθετικές манέβρες όπως σomersaults στον αέρα”.

Το έντομο-δρόν chỉ ζυγίζει 0,6 γραμμάρια, που είναι σχεδόν ισοδύναμο με το βάρος ενός μεγάλου μελισσιού.

“Αν θέλετε να μάθετε πώς τα έντομα πετούν, είναι πολύ διδακτικό να κατασκευάσετε ένα μοντέλο ρομποτ σε κλίμακα”, λέει ο Chen. “Μπορείτε να διαταράξετε κάποια πράγματα και να δείτε πώς επηρεάζει την κινηματική ή πώς αλλάζουν οι δυνάμεις του υγρού. Αυτό θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε πώς αυτά τα πράγματα πετούν”.

Ο Chen ελπίζει ότι τα ρομποτ θα μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους κλάδους, όπως τη γεωργία, και οι πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν τη διαχείριση καλλιεργειών και τις αποστολές έρευνας και διάσωσης.

“Όλα αυτά τα πράγματα μπορούν να είναι πολύ προκλητικά για τα υπάρχοντα μεγάλα ρομποτ”, λέει ο Chen.