Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали роботизированную пчелу, способную летать во всех направлениях.
С четырьмя крыльями, сделанными из углеродного волокна и майлара (то же, что лавсан — ред.), а также с четырьмя легкими приводами для управления каждым крылом, прототип Bee ++ является первым, который стабильно летает во всех направлениях. Удается это благодаря ловкому скручивающему движению (его специалисты называют «рысканье»), которому научили «пчелу», при этом Bee ++ полностью достигает шести степеней свободного движения, которые демонстрируют типичные летающие насекомые.
О своей работе ученые Университета штата Вашингтон под руководством Нестора О. Переса-Арансибиа, сообщили в журнале IEEE Transactions on Robotics.
По словам Переса-Арансибиа, исследователи уже более 30 лет пытаются создать искусственных летающих насекомых. Когда-нибудь их можно будет использовать для многих целей, в том числе для искусственного опыления, поисково-спасательных работ в ограниченном пространстве, биологических исследований или мониторинга окружающей среды, в том числе в неблагоприятных условиях.
Но чтобы заставить крошечных роботов взлетать и приземляться, потребовалась разработка контроллеров, которые действуют так же, как мозг насекомого.
«Это смесь роботизированного дизайна и контроля, — отмечает Перес-Арансибиа. — Управление очень математическое, и вы создаете что-то вроде искусственного мозга. Некоторые люди называют это скрытой технологией, но без этих простых мозгов ничего бы не работало».
Исследователи изначально разработали двукрылую роботизированную пчелу, но она была ограничена в движениях. Потом Перес-Арансибиа с двумя аспирантами впервые построили четырехкрылого робота, достаточно легкого для взлета. Чтобы выполнить два маневра, известных как тангаж или качение, исследователи заставляют передние крылья взмахивать иначе, чем задние крылья для тангажа, а правые крылья взмахивают иначе, чем левые — для качения, создавая крутящий момент, который вращает робота.
Но возможность контролировать сложное движение «рысканья» чрезвычайно важно, сказал он. Без него роботы выходят из-под контроля, не в силах сфокусироваться на точке, и падают.
Наличие всех степеней движения также критически важно для маневров уклонения или отслеживания объектов.
«Система очень нестабильна, и проблема очень сложная, — отмечают ученые. — В течение многих лет у людей были теоретические идеи о том, как контролировать рысканье, но никто не мог этого достичь из-за ограничений срабатывания».
Чтобы позволить своему роботу поворачиваться контролируемым образом, исследователи взяли пример с насекомых и переместили крылья так, чтобы они взмахивали в наклонной плоскости. Было также увеличено количество взмахов крыльями — со 100 до 160 раз в секунду.
При весе 95 мг и размахе крыльев 33 мм устройство все же больше, чем настоящие пчелы, которые весят около 10 мг. В отличие от настоящих насекомых, его полет может длиться лишь 5 минут, поэтому в основном он привязан к источнику питания через кабель. Исследователи также работают над созданием других типов роботов-насекомых, в том числе гусениц и водомерок.
Нет комментариев