Cercetătorii Dezvoltă o RoboBee Rezistentă cu Mușchi Moi

Cercetătorii de la Laboratorul de Microrobotica Harvard de la Școala de Inginerie și Științe Aplicate Harvard John A. Paulson (SEAS), împreună cu Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic, au dezvoltat o RoboBee alimentată de mușchi moi artificiali. Microrobotul este capabil să se ciocnească de pereți, să cadă pe jos și să se ciocnească cu alte RoboBees fără a suferi daune. Acesta este un moment mare pentru robotică, deoarece RoboBee este primul microrobot alimentat de actuatoare moi care poate realiza zbor controlat.

Yufeng Chen este autorul principal al lucrării și fost student și cercetător postdoctoral la SEAS.

“A existat o mare presiune în domeniul microroboticii pentru a crea roboți mobili din actuatoare moi, deoarece acestea sunt atât de rezistente”, a spus Chen. “Cu toate acestea, mulți oameni din domeniu au fost sceptici că acestea ar putea fi utilizate pentru roboți zburători, deoarece densitatea puterii acestor actuatoare nu a fost suficient de mare și este notoriu dificil de controlat. Actuatorul nostru are o densitate de putere suficient de mare și controlabilitate pentru a realiza zborul planat.”

Cercetarea a fost publicată în Nature.

Probleme Întâmpinate

Una dintre problemele cu care s-au confruntat cercetătorii a fost densitatea puterii. Ei s-au uitat la actuatoarele moi electrice dezvoltate în laboratorul lui David Clarke, profesorul extins Tarr Family de Materiale. Actuatoarele moi sunt create prin utilizarea de elastomeri dielectrici, care sunt materiale moi cu proprietăți izolatoare puternice. Când se aplică un câmp electric, elastomerii dielectrici se deformează.

După îmbunătățirea conductivității electrodului, actuatorul a putut fi operat la 500 de hertzi. Acest lucru este similar cu actuatoarele rigide utilizate anterior în roboți.

O altă problemă cu actuatoarele moi este că sistemul devine adesea instabil. Pentru a depăși acest lucru, cercetătorii au dezvoltat un cadru ușor. Acesta a constat dintr-un fir de constrângere verticală pentru a preveni actuatorul de a se îndoi.

Capacitate de Zbor

În cadrul roboților mici, actuatoarele moi pot fi schimbate și asamblate ușor. Cercetătorii au dezvoltat mai multe modele de RoboBee cu putere moale pentru a demonstra diferitele capacități de zbor.

Unul dintre modele are două aripi și poate decola de la sol. Cu toate acestea, acest model nu are control suplimentar. Un model cu patru aripi și doi actuatoare este capabil să zboare într-un mediu aglomerat. Într-un singur zbor, RoboBee poate evita multiple coliziuni.

Elizabeth Farrell Helbling este o fostă studentă la SEAS și a co-autorizat lucrarea.

“Un avantaj al roboților mici, cu masă mică, este rezistența lor la impacturi externe”, a spus ea. “Actuatorul moale oferă un beneficiu suplimentar, deoarece poate absorbi impactul mai bine decât strategiile de activare tradiționale. Acest lucru ar fi util în aplicații potențiale, cum ar fi zborul prin ruine pentru misiuni de căutare și salvare.”

Un alt model este RoboBee cu opt aripi și patru actuatoare. Acesta este capabil să realizeze zbor planat controlat, ceea ce este pentru prima dată când a fost demonstrat de un robot zburător cu putere moale.

Ce Urmează?

Cercetătorii sunt acum pe cale să crească eficiența RoboBee cu putere moale. Acesta are încă un drum lung de parcurs înainte de a ajunge la roboții zburători tradiționali.

Robert Wood este profesor de inginerie și științe aplicate la SEAS. El este, de asemenea, membru al facultății de bază a Institutului Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic și autorul principal al lucrării.

“Actuatoarele moi cu proprietăți musculare și activare electrică reprezintă o provocare mare în robotică”, spune profesorul Wood. “Dacă am putea proiecta mușchi artificiali de înaltă performanță, cerul este limita pentru ce roboți am putea construi.”