Главная / Первый насекомоподобный робот, способный плавать и летать
22.10.2015 |
|
 В 1939 году русский инженер предложил «летающую подводную лодку», которая может плавно переходить из воздуха в воду и обратно. С тех пор инженеры пытались разработать функциональные воздушно-водные транспортных средства в течение десятилетий с незначительным успехом. Теперь, инженеры могут стать на один шаг ближе к неуловимой летающей подводной лодке.
Самой большой проблемой является противоречивые требования к конструкции: летательные аппараты требуют больших аэродинамических поверхностей, таких как крылья или паруса для создания подъемной силы, а подводным аппаратам необходимо свести к минимуму площадь поверхности, чтобы уменьшить лобовое сопротивление.
Чтобы решить эту проблему инженеры Гарварда взяли пример с тупиков. Птицы с яркими клювами являются одним из самых искусных животных, которые используя подобные махательные движения, чтобы продвинуть себя как через воздух, так и через воду.
С помощью различных теоретических, вычислительных и экспериментальных исследований, они обнаружили, что механика махания крыльями на самом деле является очень схожей в воздухе и в воде. В обоих случаях, крыло движется вперед и назад. Единственное отличие состоит в скорости, при которой крыло махает.
Исходя из этого, исследователи продемонстрировали летающего, плавающего, насекомоподобного робота. RoboBee представляет собой микроробота, который летит и парит как насекомое, хлопая крошечными, почти невидимыми крыльями 120 раз в секунду. Для того, чтобы перейти от воздуха к воде, инженерам сперва необходимо было решить проблему поверхностного натяжения. RoboBee является настолько маленьким и легким, что он не может нарушить поверхностное натяжение воды. Чтобы преодолеть это препятствие, RoboBee парит над водой под углом, на мгновение выключает свои крылья, и падает в воду для того, чтобы погрузиться.
При разработке исследователи должны были учитывать повышенную плотность воды. Вода почти в 1000 раз плотнее воздуха и может сломать крыло RoboBee, если не отрегулировать его скорость махания.
Инженеры снизили скорость крыла от 120 маханий в секунду до девяти, но сохранили механизм движения тем. При плавании RoboBee меняет свое направление с помощью регулировки угла хода крыльев, то же, как он это делает в воздухе. Как в летающей версии, он по-прежнему привязаны к источнику питания. Команда предотвратила RoboBee от короткого замыкания с помощью деионизированной воды и покрытия электрических соединений клеем.
Хотя RoboBee может плавно переходить из воздуха в воду, он пока не может переходит от воды к воздуху, потому что он не может генерировать достаточно тяги без поломки одного из своих крыльев. Решение этой задачи проектирования является следующим этапом исследования.
Биоинспирированные роботы, подобные RoboBee, являются бесценными инструментами для хозяина интересных экспериментов, в данном случае изучающих механики перемещения в жидкости. Это все достигается за счет способности создавать сложные устройства, которые воссоздают некоторые из особенностей живых организмов, представляющих интерес.
|
|
