Noi drone de dimensiuni insectoide, rezistente la coliziuni

După multe încercări anterioare în domeniu, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) au reușit să implementeze agilitatea insectelor în roboți zburători de dimensiuni mici. Ca și în multe alte cazuri de tehnologie robotică, echipa a căutat inspirație în natură. Insectele sunt extrem de acrobatice și rezistente la coliziuni în zbor și pot naviga eficient în condiții schimbătoare, cum ar fi gusturile de vânt și obstacolele.

Profesorul Kevin Yufeng Chen este cel care a construit sistemul. El este membru al Departamentului de Inginerie Electrică și Știința Calculatoarelor și al Laboratorului de Electronică.

Cercetarea a fost publicată în revista IEEE Transactions on Robotics. Coautorii au inclus Zhiijian, student doctorand la MIT; Siyi Xu, student doctorand la Universitatea Harvard; și Pakpong Chiraattananon, robotist la Universitatea Orașului Hong Kong.

Roboți aerieni alimentați de actuatoare moi

Roboții aerieni se bazează pe o nouă clasă de actuatoare moi care le permit să depășească diverse provocări fizice în zborul real. Conform lui Chen, roboții ar putea fi utilizați în cele din urmă de oameni pentru a poleniza culturile sau a inspecta mașinile în spații mici.

Dronurile actuale necesită spații deschise din cauza incapacității lor de a opera în spații închise, în mare parte din cauza faptului că nu pot face față coliziunilor.

“Dacă ne uităm la majoritatea dronelor de astăzi, ele sunt de obicei foarte mari”, spune Chen. “Majoritatea aplicațiilor lor implică zborul în aer liber. Întrebarea este: Puteți crea roboți la scară insectoidă care pot se deplasa în spații foarte complexe și aglomerate?”

Conform lui Chen, “Provocarea de a construi roboți aerieni mici este imensă”.

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

Alternative la motoarele reduse la scară

Una dintre principalele limitări ale dronelor de dimensiuni mai mari este că necesită motoare care pierd eficiența pe măsură ce sunt reduse la scară, ceea ce face ca Chen să spună că trebuie să existe alternative.

Principala alternativă până în acest punct a fost un actuator mic și rigid fabricat din materiale ceramice piezoelectrice. Aceste materiale au fost responsabile pentru prima generație de roboți zburători mici. Cu toate acestea, ele sunt fragile, ceea ce face dificilă pentru roboți să suporte coliziunile.

Chen s-a bazat pe actuatoare moi pentru a dezvolta un robot mai fiabil, și, spre deosebire de cele dure, ele sunt alcătuite din cilindri subțiri de cauciuc acoperiți cu nanotuburi de carbon. Prin procesul de elongare și contracție repetată determinat de forțele electrostatice produse, aripile dronului pot bate rapid.

Noile actuatoare pot bate 500 de ori pe secundă, similar cu o insectă.

“Puteți lovi dronul când zboară și el poate recupera”, spune Chen. “De asemenea, poate efectua manevre agresive, cum ar fi sărituri în aer”.

Dronul insectoid are o greutate de aproximativ 0,6 grame, ceea ce este aproape echivalent cu masa unei albine mari.

“Dacă doriți să învățați cum zboară insectele, este foarte instructiv să construiți un model de robot la scară”, spune Chen. “Puteți perturba câteva lucruri și vedea cum afectează cinematica sau cum se schimbă forțele fluide. Acest lucru vă va ajuta să înțelegeți cum zboară aceste lucruri”.

Chen speră că roboții pot fi utilizați în diverse industrii, cum ar fi agricultura, și aplicațiile potențiale includ managementul culturilor și misiunile de căutare și salvare.

“Toate aceste lucruri pot fi foarte provocatoare pentru roboții la scară largă existenți”, spune Chen.