Uudelleen kehitetyt hyönteiskohtaiset lennokit kestävät törmäyksiä

Monien aikaisempien yritysten jälkeen tutkijat Massachusettsin teknillisen korkeakoulun (MIT) ovat onnistuneet toteuttamaan hyönteisten taituruutta pienikokoisiin lentoroboteihin. Kuten monissa tapauksissa robotti-teknologiaa, tiimi etsi inspiraatiota luonnosta. Hyönteiset ovat erittäin taitavia ja kestäviä törmäyksille lennossa, ja ne voivat tehokkaasti navigoida muuttuvissa olosuhteissa, kuten tuulenpuuskissa ja esteissä.

Professori Kevin Yufeng Chen on se, joka rakensi järjestelmän. Hän on sähkötekniikan ja tietotekniikan osaston jäsen ja Electronicsin tutkimuslaboratorion jäsen.

Tutkimus julkaistiin IEEE Transactions on Robotics-julkaisussa. Yhteiskirjoittajiin kuului Zhiijian, MIT:n tohtorikoulutettava; Siyi Xu, Harvardin yliopiston tohtorikoulutettava; ja Pakpong Chiraattananon, Hong Kongin kaupungin robotti-insinööri.

Ilmarobotit, joissa on pehmeä aktuaattori

Ilmarobotit riippuvat uudesta pehmeiden aktuaattoreiden luokasta, joka mahdollistaa niiden voittaa erilaiset fyysiset haasteet todellisessa lennossa. Chenin mukaan robotit voivat lopulta olla käytössä ihmisten parissa pölyttämään kasveja tai tarkastamaan koneita pienissä tiloissa.

Nykyiset lennokit vaativat avoimia tiloja, koska ne eivät pysty toimimaan ahtaisissa tiloissa, suurelta osin siksi, että ne eivät voi selviytyä törmäyksistä.

“Jos tarkastelemme useimmat lennokit tänään, ne ovat yleensä melko suuria”, Chen sanoo. “Useimmat sovellukset liittyvät ulkolennoille. Kysymys on: Voitko luoda hyönteiskohtaisia robottija, jotka voivat liikkua hyvin monimutkaisissa, sekaisin olevissa tiloissa?”

Chenin mukaan “Pienen ilmarobotti-rakennuksen haaste on valtava.”

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

Vaihtoehtoja pienennetyille moottoreille

Yksi suurempien lennokkien päärajoituksista on, että ne vaativat moottoreita, jotka menettävät tehokkuutta, kun ne pienennetään, miksi Chen sanoo, että on olemassa vaihtoehtoja.

Päävaihtoehto tähän asti on ollut pieni ja jäykky aktuaattori, joka on valmistettu piezoelektrisistä keramiikka-materiaaleista. Nämä materiaalit olivat vastuussa ensimmäisen sukupolven pienten, lentävien robottien kehittämisestä. Ne ovat kuitenkin hauraita, mikä tekee siitä vaikeaa roboteille kestää törmäyksiä.

Chen luotti pehmeisiin aktuaattoreihin kehittääkseen luotettavamman pienen robotin, ja toisin kuin kovat, ne koostuvat ohuista kumisylinteristä, joissa on hiili-nanoputkia. Toistuvan pidentymisen ja supistumisen prosessin kautta, joka johtuu tuotetusta elektrostaattisista voimista, lennokin siivet voivat lyödä nopeasti.

Uudet aktuaattorit voivat lyödä 500 kertaa sekunnissa, samoin kuin hyönteinen.

“Voit osua siihen, kun se lentää, ja se voi palautua”, Chen sanoo. “Se voi myös tehdä aggressiivisia manööverejä, kuten selkäkauloja ilmassa.”

Hyönteismäinen lennokki painaa vain 0,6 grammaa, mikä on lähes suuren mehiläisen massan verran.

“Jos haluat oppia, miten hyönteiset lentävät, on hyvin opettavainen rakentaa mittakaavamalli”, Chen sanoo. “Voit häiritä joitain asioita ja nähdä, miten se vaikuttaa kinemaattisiin tai miten fluidivoimat muuttuvat. Se auttaa ymmärtämään, miten ne lentävät.”

Chen toivoo, että robotit voivat olla käytössä eri teollisuusaloilla, kuten maataloudessa, ja mahdollisia sovelluksia ovat viljelyhoito ja etsintä- ja pelastustehtävät.

“Kaikki nämä asiat voivat olla hyvin haasteellisia olemassa oleville suurille roboteille”, Chen sanoo.