Американские исследователи из Гарвардского университета продемонстрировали новые возможности своих крошечных летающих роботов-насекомых, которые могут стать прототипами миниатюрных беспилотных летательных аппаратов нового поколения. Эти роботы, RoboBee, делают 120 взмахов в секунду своими тончайшими крыльями, быстрее, чем может увидеть человеческий глаз. И только в последнее время исследователям удалось разработать и реализовать методы управления взмахами крыльев, приводимых в действие пьезоэлектрическими приводами, которые позволили стабилизировать полет и сделать его управляемым.
Каждое крыло RoboBee управляется независимо в режиме реального времени. Это позволяет осуществить моментальную реакцию на мельчайшие изменения в окружающих потоках воздуха, что приводит к высокой стабильности аппарата во время полета.
Исследователи говорят, что их разработка может привести к появлению в будущем крошечных беспилотников, которые будут заниматься экологическим контролем, разведкой и наблюдением при проведении поисково-спасательных операций и даже искусственным опылением сельскохозяйственных культур. Но самым существенным достижением они считают разработку новых материалов, компонентов и производственных технологий, которые могут быть использованы и во множестве других областей.
«Этот проект без сомнений можно назвать двигателем прогресса в области миниатюрного роботостроения. Его выполнение уже побудило ученых и исследователей университета разработать миниатюрные аккумуляторные батареи, спроектировать эффективные системы управления и создать ряд более легких и более прочных материалов» — рассказал профессор Роберт Вуд (Robert Wood), научный руководитель проекта, в официальном заявлении, — «Для успешной реализации проекта нам пришлось создать очень многое буквально с чистого листа. Найденное решение одной из проблем в одной области приводило к появлению пяти новых проблем в других областях. И преодолевая поочередно возникающие проблемы, мы двигались к конечной цели».
Несмотря на название RoboBee, конструкция робота-насекомого была больше скопирована со строения тела мухи. Размер робота-насекомого составляет примерно половину размера обычной канцелярской скрепки, а весит механическое насекомое менее одной десятой грамма. Такие маленькие габариты и вес робота сделали невозможным использование традиционных электромагнитных приводов и заставили ученых разработать альтернативный вариант, которым стало использование приводов на пьезоэлектрическом эффекте.
Этими пьезоэлектрическими приводами стали микроскопические полосы из специального керамического материала, который сжимается и расширяется под воздействием приложенного к нему электрического поля. Эти керамические полосы были объединены с тонкими пластиковыми стержнями, прикрепленными к несущей конструкции из легкого углеродистого пластика, что позволило воссоздать механическо-электрический аналог мускулов, приводящих в движение крылья мухи.
Для того, чтобы сделать роботов RoboBee полностью автономными, исследователям еще предстоит разработать малогабаритную и легкую систему аккумулирования энергии достаточной емкости. Это могут не только аккумуляторные батареи, в качестве одного из вариантов рассматривается использование малогабаритного топливного элемента, энергия от которого позволит роботу-насекомому RoboBee летать, не будучи привязанным к тончайшему электрическому кабелю.
Источник:
