Ong robot: Các nhà nghiên cứu phát triển robot bay omnidirectional hoàn toàn

Trong một bước đột phá đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Washington (WSU) đã thiết kế một con ong robot, tên là Bee++, có khả năng bay ổn định trong tất cả các hướng, bao gồm cả chuyển động xoay phức tạp được gọi là yaw. Đây là một bước đột phá thú vị trong lĩnh vực robot, được kích hoạt bởi sự kết hợp của thiết kế sáng tạo và các thuật toán điều khiển phức tạp, và có nhiều ứng dụng tiềm năng từ thụ phấn nhân tạo đến giám sát môi trường và nỗ lực tìm kiếm và cứu hộ.

Mẫu robot Bee++ được chế tạo với bốn cánh sợi carbon và mylar và bốn bộ truyền động nhẹ, mỗi bộ điều khiển một cánh, đại diện cho một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực robot. Đây là robot đầu tiên thuộc loại này đạt được sáu độ tự do di chuyển quan sát được trong côn trùng bay. Đội nghiên cứu do Néstor O. Pérez-Arancibia, giáo sư liên kết Flaherty tại Trường Kỹ thuật và Vật liệu Cơ khí của WSU, đã công bố nghiên cứu của họ trên IEEE Transactions on Robotics và trình bày kết quả của họ tại Hội nghị Quốc tế về Robot và Tự động hóa của IEEE.

“Các nhà nghiên cứu đã cố gắng phát triển côn trùng bay nhân tạo trong hơn 30 năm,” Pérez-Arancibia cho biết. Việc tạo ra những con robot nhỏ này không chỉ đòi hỏi một thiết kế độc đáo mà còn cần phát triển các bộ điều khiển tiên tiến mô phỏng chức năng của não côn trùng. “Đây là sự kết hợp giữa thiết kế robot và điều khiển,” ông thêm, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tạo ra một ‘não nhân tạo’ cho những con robot nhỏ này.

Overcoming Several Limitations

Tạo ra đầu tiên của đội WSU là một con ong robot hai cánh. Tuy nhiên, nó bị hạn chế trong các chuyển động của nó. Để vượt qua hạn chế này, Pérez-Arancibia và các sinh viên tiến sĩ của ông đã xây dựng một con robot bốn cánh đủ nhẹ để cất cánh vào năm 2019. Con robot có thể thực hiện các động作 phức tạp, như pitching và rolling, bằng cách vỗ cánh theo các mẫu khác nhau.

Sự kết hợp của việc điều khiển yaw, tuy nhiên, đã đặt ra một thách thức đáng kể. “Nếu bạn không thể điều khiển yaw, bạn sẽ rất hạn chế,” Pérez-Arancibia cho biết, giải thích rằng nếu không có nó, các con robot sẽ quay mất kiểm soát, mất tập trung và va chạm. Ông nhấn mạnh rằng tất cả các độ di chuyển đều quan trọng cho các động tác tránh chướng ngại vật hoặc theo dõi các vật thể.

Lấy cảm hứng từ côn trùng, đội đã giới thiệu một thiết kế trong đó các cánh vỗ ở một mặt phẳng nghiêng. Họ cũng tăng tần số vỗ cánh từ 100 đến 160 lần mỗi giây. “Một phần của giải pháp là thiết kế vật lý của con robot, và chúng tôi cũng đã phát minh ra một thiết kế mới cho bộ điều khiển – não bộ chỉ cho con robot biết phải làm gì,” ông thêm.

Với trọng lượng 95 mg và sải cánh 33 mm, Bee++ lớn hơn ong thật và hiện chỉ có khả năng bay tự động trong khoảng năm phút mỗi lần. Nhưng những hạn chế này đã không làm giảm tinh thần của đội. Họ đang làm việc để phát triển các loại robot côn trùng khác, bao gồm cả những con robot bò và những con robot đi trên nước.

Sự phát triển của Bee++, một biểu hiện của giá trị của việc bắt chước tự nhiên và đổi mới, đã được hỗ trợ bởi các tổ chức khác nhau, bao gồm Quỹ Khoa học Quốc gia, DARPA, Quỹ WSU và Câu lạc bộ Palouse thông qua chương trình Cougar Cage của WSU. Với công việc tiên phong này, tương lai của robot trông rất sáng sủa, đầy hứa hẹn với nhiều phát triển đột phá hơn.