Harvardas savo „Robobee“ aprūpina kranu musių įkvėpta tūpimo įranga

Beveik prieš aštuonerius metus Harvardo universiteto tyrėjai atidengė Robobee, mažą, hibridinį robotą, kuris galėtų skristi, nardyti ir plaukti. Dabar „Harvard Microrobotics“ laboratorijos inžinieriai aprūpino „Robobee“ su patikimiausia iki šiol nusileidimo įranga, įkvėpta „Crane Fly“.

Robertas Woodas, Harry Lewisas ir Marlyn McGrath inžinerijos ir taikomųjų mokslų profesorius John A. Paulson inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokykloje (SEAS) vadovavo komandai. Tyrėjai savo skraidančiam robotui davė ilgų, sujungtų kojų rinkinį, kuris padeda palengvinti jo perėjimą iš oro į žemę.

Jie taip pat aprūpino „Robobee“ su atnaujintu valdikliu, kuris padeda jį sulėtinti artėjant, todėl švelniai nusileidžia.

Šie patobulinimai yra skirti apsaugoti subtilius roboto pjezoelektrines pavaras. Tai yra energijos tankūs „raumenys“, dislokuoti skrydžiui, kuriuos lengvai lūžo išorinės jėgos nuo grubių nusileidimų ir susidūrimų.

Robobee geriau nusileisti

Robobee nusileidimas iš dalies buvo problemiškas dėl to, koks mažas ir lengvas. Robotas sveria vos dešimtadalį gramo ir turi 3 cm sparno plokštę. Ankstesni iteracijos patyrė didelį žemės efektą arba nestabilumą dėl oro sūkurių dėl jo plyšusių sparnų. Tai panašiai kaip į žemę nukreiptos visos jėgos, kurias sukuria sraigtasparnio sraigtai.

„Anksčiau, jei mes eitume į nusileidimą, mes šiek tiek išjungtume transporto priemonę virš žemės ir tiesiog numestume ją ir melstume, kad ji nusileis vertikaliai ir saugiai“,-sakė pirmiausia autorius ir magistrantė Christian Chan, kuris vadovavo mechaniškai pertvarkyti robotą.

Komandos dokumente aprašomi patobulinimai, kuriuos ji padarė roboto valdikliui arba smegenims, kad jis būtų pritaikytas prie žemės efektų artėjant. Tai yra pirmojo autoriaus ir buvusio podoktorantūros tyrinėtojo Nak-Seung Patrick Hyun vadovaujamas pastangų pastangas. „Hyun“ LED kontroliuojami nusileidimo bandymai ant lapo, taip pat tvirti paviršiai.

Tyrėjai semiasi įkvėpimo iš gamtos

https://www.youtube.com/watch?v=iiubagiw17u

„Sėkmingas bet kurios skraidančios transporto priemonės nusileidimas priklauso nuo greičio sumažinimo, artėjant prie paviršiaus prieš smūgį, ir greitai išsklaidydamas energiją po smūgio“, – sakė Hyun, dabar Purdue universiteto docentė. „Net ir esant mažyčiams„ Robobee “sparnų atvartams, žemės efektas nėra neigiamas, kai skrenda arti paviršiaus, ir po smūgio viskas gali sustiprėti, nes jis atšoka ir nugrimzta.“

Laboratorija žiūrėjo į gamtą, kad įkvėptų mechaninius sumanių skrydžių ir grakščių nusileidimo į įvairias reljefus atnaujinimus. Mokslininkai pasirinko krano musę, palyginti lėtai judantį, nekenksmingą vabzdį, kuris atsiranda nuo pavasario iki rudens ir dažnai klysta dėl milžiniško uodo.

„Mūsų platformos sparno ploto dydis ir mastas buvo gana panašus į kranų muses“, – teigė Chanas.

Tyrėjai pažymėjo, kad „Crane“ skraido ilgais, sujungtais priedais, tikėtina, kad vabzdžiams suteikiama galimybė slopinti savo nusileidimus. Krano musėms toliau būdingi trumpalaikiai skrydžiai. Didžioji jų trumpos suaugusiųjų gyvenimo trukmė (dienos iki poros savaičių) praleidžiama nusileidus ir atsikratyti.

Atsižvelgiant į pavyzdžių įrašus iš Harvardo lyginamosios zoologijos duomenų bazės muziejaus, komanda sukūrė skirtingų kojų architektūros prototipus. Galiausiai jis susitvarkė su dizainais, panašiais į krano musės kojų segmentavimą ir bendrą vietą. Laboratorija naudojo gamybos metodus, pradėtus Harvardo mikrorobotikos laboratorijoje, kad pritaikytų kiekvienos jungties standumą ir slopinimą.

Podoktorantūros tyrėja ir bendraautorė Alyssa Hernandez į projektą atnešė savo biologijos patirtį, gavusi daktaro laipsnį. Iš Harvardo organizmo ir evoliucinės biologijos katedros, kur ji tyrė vabzdžių judėjimą.

„„ Robobee “yra puiki platforma, skirta tyrinėti biologijos ir robotikos sąsają“, – sakė ji. „Ieškant biologinio išsipirkimo, esant nuostabiai vabzdžių įvairovei, mums siūlo daugybę būdų, kaip toliau tobulinti robotą. Abipusiai mes galime naudoti šias robotų platformas kaip biologinių tyrimų įrankius, kurdami tyrimus, kuriuose tiriamos biomechaninės hipotezės“.

Registruokitės dabar, kad nepraleistumėte!

Tyrėjai tikisi „Robobee“ programų

Šiuo metu „Robobee“ laikosi pririštos prie netiesos valdymo sistemų. Komanda teigė, kad ji ir toliau daugiausia dėmesio skirs transporto priemonės padidėjimui ir įjungus elektroniką, kad būtų suteiktas roboto jutiklis, galia ir valdymo autonomija. Šios trys technologijos leis „Robobee“ platformai iš tikrųjų pakilti, tvirtino tyrėjai.

„Ilgesnio laikotarpio tikslas yra visiška autonomija, tačiau laikui bėgant mes dirbome su elektros ir mechaninių komponentų iššūkiais, naudodami pririštus prietaisus“,-sakė Wood. „Nenuostabu, kad saugos pririšimai kliudė mūsų eksperimentams, ir todėl saugus nusileidimas yra vienas kritinis žingsnis pašalinti tuos pririšimus“.

Mažmeninis „Robobee“ dydis ir į vabzdžius panašus skrydžio meistriškumas siūlo intriguojančias galimybes būsimoms programoms, sakė tyrėjai. Tai gali apimti aplinkos stebėjimą ir nelaimių stebėjimą.

Tarp mėgstamiausių Chano galimų pritaikymų yra dirbtinis apdulkinimas. Tai apimtų robobų spiečius, šurmuliuojančius aplink vertikalius ateities ūkius ir sodus.

Šį tyrimą palaikė Nacionalinio mokslo fondo (NSF) magistrantūros tyrimų stipendijos programa pagal dotacijos Nr. DGE 2140743.

Kompozicinis „Robobee“ vaizdas nusileidžia ant lapo. | Šaltinis: Harvardo universitetas