Насекомообразные гибкие дроны: точный полет для промышленных и сельскохозяйственных задач

Насекомые могут быть удивительно акробатичны и устойчивы в полете. Эти черты помогают им навигировать в воздушном мире, с порывами ветра, препятствиями и общей неопределенностью. Исследователи разработали дроны размером с насекомое с подобной ловкостью и устойчивостью. Воздушные роботы приводятся в действие новым классом мягких актуаторов, позволяющим им выдерживать физические испытания реального полета. Роботы могут однажды помогать людям, опыляя культуры или выполняя осмотры оборудования в тесных пространствах.

Обычно дроны требуют широких открытых пространств, потому что они не достаточно маневренны для навигации в замкнутых пространствах и не достаточно надежны для выдерживания столкновений в толпе. Очень маленькие дроны требуют принципиально иной конструкции, чем большие. Большие дроны обычно питются моторами, которые теряют эффективность при уменьшении размера. Для дронов размером с насекомое альтернативой было использование небольшого жесткого актуатора из пьезокерамических материалов. Хотя пьезокерамика позволила первому поколению крошечных роботов взлететь, они довольно хрупки. И это проблема, когда вы строите робота, имитирующего насекомое — собирающие шмели сталкиваются со столкновением примерно раз в секунду.

Команда спроектировала более устойчивый крошечный дрон, используя мягкие актуаторы вместо жестких хрупких. Мягкие актуаторы сделаны из тонких резиновых цилиндров, покрытых углеродными нанотрубками. Когда напряжение приложено к нанотрубкам, они производят электростатическую силу, сжимающую и удлиняющую резиновый цилиндр. Повторное удлинение и сжатие заставляют крылья дрона биться почти 500 раз в секунду, давая дрону насекомоподобную устойчивость. Дроны могут быть ударены во время полета и восстанавливаться, а также выполнять агрессивные маневры, как кувырки в воздухе. Дроны весят 0,6 грамма или примерно массу большого шмеля. Дрон выглядит как крошечная кассета с крыльями, хотя команда работает над новым прототипом в форме стрекозы.

Благодаря врожденной податливости мягких актуаторов робот может безопасно сталкиваться с препятствиями без значительного препятствия полета. Эта особенность хорошо подходит для полета в загроможденных динамических средах и может быть очень полезна для любого числа реальных приложений. Ключевым шагом к этим приложениям будет отвязка роботов от проводного источника питания, который сейчас требуется из-за высокого рабочего напряжения актуаторов.

Мини-дроны могут навигировать в сложном оборудовании для обеспечения безопасности и функциональности; например, при осмотре турбинного двигателя. Дрону нужно перемещаться по замкнутому пространству с маленькой камерой для проверки трещин на турбинных пластинах. Другие потенциальные применения включают искусственное опыление культур или выполнение поисково-спасательных миссий после катастрофы.

Контактная информация