 Сначала появились беспилотники, затем квадрокоптеры... Теперь появился RoboBee, который действительно выглядит как крылатое насекомое. После более чем десяти лет работы инженеры создали робота размером с муху, который может взлетать, лететь туда и обратно, приземляться и снова взлетать.
Новый процесс изготовления, основанной на популярных книгах, привел к возможности создания этого микроробота. Изготовление одного RoboBee занимает 2 дня, и крошечное устройство по-прежнему требует привязи для питания и руководства для полета, так что его не следует ожидать в магазинах. Установка всех датчиков и источников энергии на самом дроне, безусловно, займет много лет.
Большинство инженеров считают строительство робота-насекомого невыполнимой задачей. Вы не можете просто так достать или купить части для его тела, и никакие существующие источники питания, датчики, контроллеры не являются достаточно малым, чтобы поместиться в дроне. Более того, исследователи даже не имеют хорошее представление о том, как аэродинамические принципы изменяются на таких малых масштабах, так что они не могут точно предсказать, как нежные движения крыла изменят полет. Тем не менее, 12 лет назад, инженер-механик Роберт Вуд, который в настоящее время работает в Гарвардском университете, решил принять вызов построения робота-насекомого, чтобы понять механику полета маленькими крыльями.
Метод, который Вуд и его коллеги разработали для изготовления микророботов с подвижными частями, впечатляет в своем собственном праве. Он может применяться далеко за пределами конкретных структур, которые они строят, и может даже привести к новым видам медицинских устройств.
Аспирант Гарвардского университета Кевин Ма начинает работу путем размещения углеродного волокнистого материала и полимерной пленки на плоском листе, а затем вырезает конструкцию в листе с помощью лазера. В ходе дизайна двумерный рисунок вытягивается в трехмерную форму, в которой различные части складываются вместе. В настоящее время штрихи сделаны с помощью пинцета под микроскопом, но Ма надеется, что в конечном итоге целый робот может сразу появиться в автоматизированном процессе.
Настоящие крылья насекомых являются гибкими во многих направлениях, но их было слишком трудно воспроизвести в роботе. Так крылья могут просто взмахивать и вращаться. «Но что самое удивительное, этого было достаточно, чтобы заставить эту вещь летать», говорит Ма. Керамические мышцы RoboBee сгибаются при воздействии на него напряжения, в результате чего прикрепленные крылья начинать махать. Напряжение поступает от тонкой проволоки, которая соединяет робота с источником питания и компьютером. Робот не имеет датчиков, поэтому для достижения управляемого полета Ма и его коллеги поставили робота в поле, где восемь камер отслеживают его перемещение. Камеры передают информацию о положении камеры реле к компьютеру, который затем активирует мышцы для корректного полета робота.
Ма потратил много месяцев, пытаясь заставить робота летать. Оказалось, что если крылья были хоть немного асимметричными, то он не мог контролировать свою деятельность в воздухе. Новые технологии помогли увеличить точность, но им по-прежнему пришлось потратить много кругов на усовершенствование дизайна, прежде чем он наконец стал работать.
В настоящее время, как сообщают Ма и его коллеги, робот способен проводить полеты на не более чем на 20 секунд, так как его материал изнашивается и выходит из строя через 15 минут после использования. (Для сравнения, первый полет самолета Орвилля Райта составлял 12 секунд.) «Мы не хотим изнашивать систему», говорит Ма. Вместе с его коллегами он пытается придумать проекты, которые будут уменьшать нагрузку на материалы, чтобы роботы стали более долговечными. Ма надеется оснастить робота-муху его собственным питанием и датчиками, чтобы он мог летать без привязи. Но даже на привязи, роботизированная муха может помочь ученым узнать больше о том, как реальные крылья насекомых взаимодействуют с потоком воздуха.
|
