В течение нескольких последних лет группа исследователей из Гарвардского университета занимается разработкой самых миниатюрных и самых легких летательных аппаратов. Их робот Robo-Bee, размером с канцелярскую скрепку и весом всего 100 миллиграмм, имеющий два подвижных крыла, преодолел большой путь на пути его совершенствования. Сначала он мог только подниматься неконтролируемым способом, затем его научили зависать в воздухе и сохранять устойчивость, а, в конце концов, он обрел возможность совершать в воздухе осмысленные маневры. Но, как и прежде, робот-пчела Robo-Bee может летать только на привязи из тонких электрических проводников и на его «борту» нет никакой системы управления. Зато он способен летать, размахивая своими крыльями так, что его полет практически невозможно отличить от полета настоящего насекомого.
Такие миниатюрные летающие роботы имеют достаточно большой потенциал для их использования в операциях по наблюдению, по поискам людей, оставшихся в живых во время стихийных бедствий или техногенных катастроф. Однако, гарвардским исследователям оказалось недостаточным только реализаций функций полета своего робота, и они превратили его в робота-ныряльщика, способного садиться на поверхность воды, погружаться и плавать под водой некоторое время.
И в воздухе и в воде роботом управляет система, отслеживающая его положение при помощи камер, рассчитывающая траекторию движения и превращающая эти расчеты в последовательность команд для робота. Глядя на приведенные ниже видеоролики, можно в некоторых случаях усомниться в правильности работы этой системы. Сразу поясним, что некоторые неточности ее работы обусловлены наличием на крыльях робота капелек воды, оставшихся там после предыдущих «погружений».
Ключевым моментом во всем этом является то, что физика полета в воздухе и плавания под водой различаются не очень сильно. В обоих случаях робот движется в окружающей среде, совершая определенные движения крыльями, которые практически идентичны и для воздуха и для воды. Разница заключается в том, что в воздухе робот-пчела машет крыльями с частотой 120 раз в секунду, а в воде частота взмахов снижается до 9 раз в секунду. Остальные принципы, обеспечивающие контроль за направлением движения, вращающим моментом и т.п., остаются неизменными.
Одна проблема, с которой сталкивается робот Robo-Bee перед погружением в воду, заключается в том, что робот является настолько маленьким и легким, что сил поверхностного натяжения воды достаточно для того, чтобы воспрепятствовать ему погрузиться ниже поверхности воды. Исследователи решили эту проблему за счет реализации предварительной посадки робота на воду и нанесения на его крылья специального состава, сурфактанта, который позволяет снизить влияние сил поверхностного натяжения. Однако, робот-пчела, оснащенный собственной аккумуляторной батареей, будет достаточно тяжел для успешного погружения в воду без использования всяких дополнительных «примочек», но, к сожалению, такой подход пока еще реализовать практически невозможно в силу многих известных причин. Тем не менее, исследователи из Гарварда держат эту идею в уме и по мере появления некоторых новых технологий постараются реализовать ее на практике.
Источник:
