Проворные дроны размером с насекомое

Насекомые могут быть удивительно акробатичными и устойчивыми в полете. Эти черты помогают им ориентироваться в воздушном мире с порывами ветра, препятствиями и общей неопределенностью. Исследователи разработали дроны размером с насекомое с такой же ловкостью и устойчивостью. Воздушные роботы приводятся в действие мягким приводом нового класса, который позволяет им выдерживать физические нагрузки реального полета. Когда-нибудь роботы смогут помогать людям, опыляя посевы или проверяя технику в стесненных условиях.

Как правило, дронам требуются широкие открытые пространства, потому что они недостаточно маневренны, чтобы перемещаться в ограниченном пространстве, и недостаточно прочны, чтобы противостоять столкновениям в толпе. Для очень маленьких дронов требуется принципиально иная конструкция, чем для более крупных. Большие дроны обычно приводятся в движение двигателями, эффективность которых снижается по мере уменьшения их размеров. Для дронов размером с насекомое альтернативой было использование небольшого жесткого привода, изготовленного из пьезоэлектрических керамических материалов. Хотя пьезоэлектрическая керамика позволила первому поколению крошечных роботов подняться в воздух, они довольно хрупкие. И это проблема, когда вы строите робота, имитирующего насекомое — шмели, собирающие пищу, сталкиваются примерно раз в секунду.

Команда разработала более устойчивый крошечный дрон, используя мягкие приводы вместо жестких и хрупких. Мягкие приводы состоят из тонких резиновых цилиндров, покрытых углеродными нанотрубками. Когда к углеродным нанотрубкам прикладывается напряжение, они создают электростатическую силу, которая сжимает и удлиняет резиновый цилиндр. Повторяющееся удлинение и сжатие заставляют крылья дрона взмахивать почти 500 раз в секунду, придавая дрону устойчивость, подобную насекомому. Дроны могут быть поражены, когда они летят и восстанавливаются, а также могут выполнять агрессивные маневры, такие как сальто в воздухе. Трутни весят 0,6 грамма или примерно как масса большого шмеля. Дрон немного похож на крошечную кассету с крыльями, хотя команда работает над новым прототипом в форме стрекозы.

Из-за присущей мягким приводам податливости робот может безопасно сталкиваться с препятствиями, не сильно препятствуя полету. Эта функция хорошо подходит для полетов в загроможденных, динамичных средах и может быть очень полезна для любого количества реальных приложений. Ключевым шагом на пути к этим приложениям будет отвязка роботов от проводного источника питания, который в настоящее время требуется из-за высокого рабочего напряжения приводов.

Мини-дроны могут управлять сложной техникой для обеспечения безопасности и функциональности; например, при осмотре газотурбинного двигателя. Дрону необходимо перемещаться по замкнутому пространству с небольшой камерой, чтобы проверить наличие трещин на пластинах турбины. Другие потенциальные области применения включают искусственное опыление сельскохозяйственных культур или выполнение поисково-спасательных операций после стихийного бедствия.

Контактная информация