Недавно Разработанные Насекомоподобные Дроны, Устойчивые к Столкновениям

После многих предыдущих попыток в этой области исследователи в Массачусетском технологическом институте (MIT) смогли воплотить в жизнь насекомоподобную ловкость в крошечных летающих роботах. Как и во многих случаях робототехники, команда черпала вдохновение из природы. Насекомые чрезвычайно акробатичны и устойчивы к столкновениям в полете, и они могут эффективно ориентироваться в меняющихся условиях, таких как порывы ветра и препятствия.

Профессор Кевин Юфэнг Чен – создатель этой системы. Он является членом отделения электротехники и компьютерных наук, а также лаборатории электроники.

Исследование было опубликовано в журнале IEEE Transactions on Robotics. Среди соавторов были Zhiijian, аспирант MIT; Siyi Xu, аспирант Гарвардского университета; и Pakpong Chiraattananon, робототехник из Городского университета Гонконга.

Летающие Роботы, Оснащенные Мягкими Актюаторами

Летающие роботы полагаются на новый класс мягких актуаторов, которые позволяют им преодолевать различные физические проблемы в реальном полете. По словам Чена, эти роботы могут быть использованы людьми для опыления культур или осмотра оборудования в небольших пространствах.

Современные дроны требуют открытых пространств из-за своей неспособности работать в замкнутых пространствах, что в основном связано с их неспособностью справиться со столкновениями.

“Если мы посмотрим на большинство дронов сегодня, они обычно довольно большие”, – говорит Чен. “Большинство их применений связано с полетом на открытом воздухе. Вопрос в том: можно ли создать насекомоподобных роботов, которые могут двигаться в очень сложных, захламленных пространствах?”

По словам Чена, “Задача создания небольших летающих роботов огромна”.

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

Альтернативы Уменьшенным Двигателям

Одним из основных ограничений более крупных дронов является то, что они требуют двигателей, которые теряют эффективность при уменьшении размера, поэтому Чен говорит, что необходимы альтернативы.

Основной альтернативой до сих пор был небольшой и жесткий актуатор, изготовленный из пьезоэлектрических керамики. Эти материалы были ответственны за первое поколение крошечных, летающих роботов. Однако они хрупкие, что делает трудным для роботов выдерживать столкновения.

Чен использовал мягкие актуаторы для разработки более надежного крошечного робота, и в отличие от жестких, они состоят из тонких резиновых цилиндров, покрытых углеродными нанотрубками. Благодаря процессу повторяющегося удлинения и сокращения, вызванного произведенными электростатическими силами, крылья дрона могут биться быстро.

Новые актуаторы могут махать 500 раз в секунду, подобно насекомому.

“Вы можете ударить его, когда он летит, и он может восстановиться”, – говорит Чен. “Он также может выполнять агрессивные маневры, такие как сальто в воздухе”.

Насекомоподобный дрон весит всего 0,6 грамма, что почти эквивалентно массе большой шмеля.

“Если вы хотите узнать, как летают насекомые, очень полезно построить масштабную модель робота”, – говорит Чен. “Вы можете нарушить несколько вещей и увидеть, как это влияет на кинематику или как меняются силы жидкости. Это поможет вам понять, как эти вещи летают”.

Чен надеется, что роботы могут быть использованы в различных отраслях, таких как сельское хозяйство, и потенциальные применения включают управление культурами и поисково-спасательные миссии.

“Все эти вещи могут быть очень сложными для существующих крупномасштабных роботов”, – говорит Чен.