Роботи-бджоли: дослідники розробили робота, здатного літати в усіх напрямках

У світі вперше дослідники Вашингтонського державного університету (WSU) розробили робот-бджолу, названий Bee++, здатний до стабільного польоту у всіх напрямках, включаючи складний поворотний рух, відомий як yaw. Цей захопливий прорив у галузі робототехніки, забезпечений поєднанням інноваційного дизайну та складних алгоритмів контролю, має безліч потенційних застосувань, починаючи від штучного запилення та закінчуючи моніторингом навколишнього середовища та пошуково-рятувальними операціями.

Прототип Bee++, виготовлений із чотирьох крил з вуглецевого волокна та майлару та чотирьох легких актуаторів, кожний з яких контролює крило, представляє собою значний крок вперед у робототехніці. Це перший такий робот, який досяг шести ступенів вільного руху, спостережуваних у літаючих комах. Команда під керівництвом Нестора О. Переса-Арансібії, доцента на посаді Flaherty Associate Professor у Школі механічної інженерії та матеріалознавства WSU, опублікувала свої дослідження у IEEE Transactions on Robotics та представила свої висновки на Міжнародній конференції IEEE з робототехніки та автоматизації.

“Дослідники намагаються розробити штучних літаючих комах уже понад 30 років”, – сказав Перес-Арансібія. Створення цих малих роботів вимагає не тільки унікального дизайну, але й розробки передових контролерів, які імітують функціонування комахового мозку. “Це поєднання робототехнічного дизайну та контролю”, – додав він, підкресливши важливість створення “штучного мозку” для цих малих роботів.

Подолання кількох обмежень

Перша розробка команди WSU була двокрилим роботом-бджолою. Однак він мав обмеження у рухах. Щоб подолати це обмеження, Перес-Арансібія та його аспіранти побудували чотирьохкрилого робота, достатньо легкого, щоб злетіти у 2019 році. Робот міг виконувати складні маневри, тангаж і крен, машучи крилами у різних узорах.

Включення контролю yaw представило суттєву проблему. “Якщо ви не можете контролювати yaw, ви дуже обмежені”, – сказав Перес-Арансібія, пояснюючи, що без цього роботи неконтрольовано обертаються, втрачають орієнтацію та падають. Він підкреслив, що всі ступені руху критично важливі для маневрів ухилення чи відстеження об’єктів.

Взявши натхнення з комах, команда ввела дизайн, у якому крила машуть під кутом. Вони також збільшили частоту помахів крил з 100 до 160 раз на секунду. “Частина рішення полягала у фізичному дизайні робота, і ми також винайшли новий дизайн для контролера – мозку, який каже роботові, що робити”, – додав він.

При масі 95 міліграмів та розмаху крил 33 міліметри Bee++ більший за справжніх бджіл і зараз здатний лише до автономного польоту близько п’яти хвилин за раз. Однак ці обмеження не зменшили ентузіазму команди. Вони працюють над розробкою інших типів роботів-комах, включаючи повзучих та роботів-водомірок.

Розробка Bee++, втілення цінності біомімікрії та інновацій, була підтримана різними організаціями, включаючи Національний науковий фонд, DARPA, фундацію WSU та клуб Палус через програму Cougar Cage університету WSU. З цією піонерською роботою майбутнє робототехніки виглядає яскравим, наповненим обіцянками ще більш революційних розробок.