Нещодавно розроблені дрони розміром з комаху, стійкі до зіткнень

Після багатьох попередніх спроб у цій галузі дослідникам з Массачусетського технологічного інституту (MIT) вдалося застосувати спритність комах у невеликих літаючих роботів. Як і в багатьох прикладах роботизованих технологій, команда шукала натхнення в природі. Комахи надзвичайно акробатичні та стійкі до зіткнень під час польоту, і вони можуть ефективно орієнтуватися в мінливих умовах, таких як пориви вітру та перешкоди. 

Професор Кевін Юфен Чен створив систему. Він є співробітником кафедри електротехніки та комп’ютерних наук та науково-дослідної лабораторії електроніки. 

Дослідження було опубліковане в журналі IТранзакції EEE щодо робототехніки. Співавтори: Zhiijian, аспірант Массачусетського технологічного інституту; Сійі Сю, докторант Гарвардського університету; і Пакпонг Чірааттананон, робототехнік Міського університету Гонконгу. 

Повітряні роботи з м'яким приводом 

Повітряні роботи покладаються на новий клас м’яких приводів, які дозволяють їм долати різні фізичні випробування в реальному польоті. За словами Чена, згодом роботи можуть бути використані людьми для запилення сільськогосподарських культур або перевірки техніки в невеликих приміщеннях.

Сучасним безпілотникам потрібні відкриті простори через їх нездатність працювати в обмеженому просторі, головним чином через те, що вони не можуть впоратися зі зіткненнями. 

«Якщо ми подивимося на більшість безпілотників сьогодні, то зазвичай вони досить великі, — каже Чень. «Більшість їхніх застосувань передбачають польоти на відкритому повітрі. Питання таке: чи можете ви створити роботів у розмірах комах, які зможуть пересуватися в дуже складних, захаращених просторах?»

За словами Чена, «завдання створення невеликих повітряних роботів величезне».

Альтернативи зменшеним двигунам

Одне з головних обмежень великих дронів полягає в тому, що вони потребують двигунів, які втрачають ефективність у міру їх зменшення, тому Чен каже, що потрібні альтернативи.

Основною альтернативою до цього моменту був невеликий і жорсткий привод, виготовлений із п’єзоелектричних керамічних матеріалів. Ці матеріали створили перше покоління крихітних літаючих роботів. Однак вони крихкі, через що роботам важко витримувати зіткнення.

Чен покладався на м’які приводи, щоб розробити більш надійного крихітного робота, і на відміну від жорстких, вони складаються з тонких гумових циліндрів, покритих вуглецевими нанотрубками. Завдяки процесу багаторазового подовження та звуження, викликаного виробленими електростатичними силами, крила дрона можуть швидко битися.

Нові приводи можуть змахувати 500 разів на секунду, подібно до комахи. 

«Ви можете вдарити його, коли він летить, і він зможе відновитися», — каже Чень. «Він також може робити агресивні маневри, такі як сальто в повітрі».

Комахоподібний дрон важить лише 0.6 грама, що майже дорівнює масі великого джмеля. 

«Якщо ви хочете дізнатися, як комахи літають, буде дуже повчально побудувати масштабну модель робота», — каже Чень. «Ви можете спотворити 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 роботів можна буде використовувати в різних галузях промисловості, таких як сільське господарство, а потенційні застосування включають в себе управління врожаєм і пошуково-рятувальні місії. 

 «Усі ці речі можуть бути дуже складними для існуючих великомасштабних роботів», — каже Чен.