Нові розроблені комахоподібні дрони, стійкі до зіткнень

Після багатьох попередніх спроб у галузі дослідники в Масачусетському технологічному інституті (MIT) змогли впровадити комахову спритність у крихітні літаючі роботизовані пристрої. Як і у багатьох випадках технології робототехніки, команда шукала натхнення в природі. Комахи надзвичайно акробатичні та стійкі до зіткнень під час польоту, і вони можуть ефективно орієнтуватися в змінах умов, таких як пориви вітру та перешкоди.

Професор Кевін Юфенг Чен – той, хто створив цю систему. Він є членом відділу електротехніки та комп’ютерних наук і лабораторії електроніки.

Дослідження було опубліковано в журналі IEEE Transactions on Robotics. Серед співавторів були Zhiijian, аспірант MIT; Siyi Xu, аспірант Гарвардського університету; і Pakpong Chiraattananon, робототехнік з Сіті університету Гонконгу.

Літаючі роботизовані пристрої, що працюють від м’якого актуатора

Літаючі роботизовані пристрої залежать від нового класу м’яких актуаторів, які дозволяють їм подолати різні фізичні перешкоди під час польоту в реальному світі. За словами Чена, ці роботизовані пристрої можуть бути використані людьми для запилення культур або інспекції машин у малих просторах.

Сучасні дрони потребують відкритих просторів через свою нездатність працювати в замкнутих просторах, головним чином через те, що вони не можуть витримувати зіткнень.

“Якщо ми подивимось на більшість дронів сьогодні, вони зазвичай досить великі”, – говорить Чен. “Більшість їхніх застосунків включають польоти на відкритому повітрі. Питання в тому: Чи можна створити комахоподібні роботизовані пристрої, які можуть рухатися в дуже складних, забруднених просторах?”

За словами Чена, “Виклик створення малих літаючих роботизованих пристроїв є величезним”.

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

Альтернативи зменшеним двигунам

Одна з основних обмежень великих дронів полягає в тому, що їм потрібні двигуни, які втрачають ефективність при зменшенні розміру, тому Чен говорить, що потрібно знайти альтернативи.

Основною альтернативою на даний момент є малий і жорсткий актуатор, виготовлений з п’єзоелектричних керамічних матеріалів. Ці матеріали були відповідальними за перше покоління крихітних літаючих роботизованих пристроїв. Однак вони хрупкі, що робить їх нездатними витримувати зіткнення.

Чен використав м’які актуатори, щоб створити більш надійний малий роботизований пристрій, і на відміну від твердих, вони складаються з тонких гумових циліндрів, покритих вуглецевими нанотрубками. Через процес повторного подовження та скорочення, викликаного електростатичними силами, крила дрона можуть бити швидко.

Нові актуатори можуть бити 500 разів на секунду, подібно до комахи.

“Ви можете вдарити його, коли він літає, і він може відновитися”, – говорить Чен. “Він також може виконувати агресивні маневри, такі як сальто в повітрі”.

Комахоподібний дрон важить лише 0,6 грама, що майже еквівалентно масі великої бджоли.

“Якщо ви хочете дізнатися, як літають комахи, то дуже інструктивно створити масштабну модель робота”, – говорить Чен. “Ви можете порушити кілька речей і побачити, як це впливає на кінематику або як змінюються сили рідини. Це допоможе вам зрозуміти, як ці речі літають”.

Чен сподівається, що ці роботизовані пристрої можуть бути використані в різних галузях, таких як сільське господарство, і потенційні застосування включають управління культурами та пошуково-рятувальні місії.

“Всі ці речі можуть бути дуже складними для існуючих великомасштабних роботизованих пристроїв”, – говорить Чен.