Odpowiednio rozwinięte owadopodobne drony odporne na kolizje

Po wielu poprzednich próbach w tej dziedzinie, naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) udało się zaimplementować owadzie zdolności w małych, latających robotach. Jak w wielu przypadkach technologii robotycznej, zespół szukał inspiracji w naturze. Owady są niezwykle akrobatyczne i odporne na kolizje w locie, oraz mogą efektywnie nawigować w zmieniających się warunkach, takich jak porywy wiatru i przeszkody.

Profesor Kevin Yufeng Chen jest twórcą systemu. Jest on członkiem Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Nauk Komputerowych oraz Laboratorium Elektroniki.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie IEEE Transactions on Robotics. Wśród współautorów znaleźli się Zhiijian, student doktorancki MIT; Siyi Xu, student doktorancki Uniwersytetu Harvarda; oraz Pakpong Chiraattananon, robotyk z City University of Hong Kong.

Latające roboty napędzane miękkim aktywatorem

Latające roboty opierają się na nowej klasie miękkich aktywatorów, które umożliwiają im pokonywanie różnych wyzwań fizycznych w locie. Według Chen, roboty mogą być używane przez ludzi do zapylania upraw lub inspekcji maszyn w małych przestrzeniach.

Obecne drony wymagają otwartych przestrzeni ze względu na ich niezdolność do pracy w zamkniętych przestrzeniach, głównie ze względu na fakt, że nie mogą radzić sobie z kolizjami.

“Jeśli spojrzymy na większość dronów dzisiaj, są one zwykle dość duże”, mówi Chen. “Większość ich zastosowań obejmuje loty na zewnątrz. Pytanie brzmi: Czy możesz stworzyć roboty o rozmiarze owadów, które mogą poruszać się w bardzo złożonych, zatłoczonych przestrzeniach?”

Według Chen, “Wyzwanie budowy małych latających robotów jest ogromne”.

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

Alternatywy dla silników o mniejszej skali

Jedną z głównych ograniczeń większych dronów jest to, że wymagają one silników, które tracą wydajność wraz ze zmniejszaniem się ich rozmiaru, co jest powodem, dla którego Chen twierdzi, że potrzebne są alternatywy.

Główną alternatywą do tej pory były małe i sztywne aktywatory wykonane z materiałów ceramicznych piezoelektrycznych. Materiały te były odpowiedzialne za pierwszą generację małych, latających robotów. Jednak są one kruche, co utrudnia robotom wytrzymywanie kolizji.

Chen polegał na miękkich aktywatorach, aby stworzyć bardziej niezawodny mały robot, a w przeciwieństwie do twardych, składają się one z cienkich cylindrów gumowych pokrytych nanorurkami węglowymi. W procesie powtarzającego się wydłużania i skurczu wywołanego przez wytworzone siły elektrostatyczne, skrzydła drona mogą bić szybko.

Nowe aktywatory mogą uderzać 500 razy na sekundę, podobnie jak owad.

“Możesz uderzyć go, gdy leci, i może się odzyskać”, mówi Chen. “Może również wykonywać agresywne manewry, takie jak salta w powietrzu”.

Owadopodobny dron waży tylko 0,6 gramów, co jest prawie równoważne masie dużego pszczoły.

“Jeśli chcesz się dowiedzieć, jak owady latają, jest to bardzo pouczające, aby zbudować model robota w skali”, mówi Chen. “Możesz zakłócić kilka rzeczy i zobaczyć, jak wpływa to na kinematykę lub jak siły płynów się zmieniają. To pomoże ci zrozumieć, jak te rzeczy latają”.

Chen ma nadzieję, że roboty mogą być używane w różnych gałęziach przemysłu, takich jak rolnictwo, oraz potencjalne zastosowania obejmują zarządzanie uprawami i misje poszukiwawczo-ratunkowe.

“Wszystkie te rzeczy mogą być bardzo trudne dla istniejących dużych robotów”, mówi Chen.