Lietajúce roboty s veľkosťou hmyzu by mohli pomôcť s časovo náročnými úlohami, ako sú prieskumy rastu plodín na veľkých farmách alebo hľadanie únikov plynu. Títo roboti lietajú vďaka malým krídlam, pretože sú príliš malé na to, aby používali vrtule, ako sú tie, ktoré vidia na svojich väčších bratrancoch dronoch. Malá veľkosť je výhodná: Roboty sú lacné a môžu sa ľahko dostať do tesných miest, ktoré sú pre veľké drony nedostupné.
Súčasné lietajúce verzie robo-hmyzu sú stále pripútané k zemi. Elektronika, ktorú potrebujú na napájanie a ovládanie svojich krídel, je pre tieto miniatúrne roboty príliš ťažká.
Teraz inžinieri na Washingtonskej univerzite po prvýkrát preťali šnúru a pridali robotu RoboFly mozog čo mu dovolilo prvé nezávislé zamávanie krídlami. Mohlo by to byť jedno malé zamávanie pre robota, ale je to obrovský skok pre tento druh robotov. Tím predstaví svoje výsledky 23. mája na Medzinárodnej konferencii o robotike a automatizácii v Brisbane v Austrálii.
RoboFly je trochu ťažší ako špáradlo a je poháňaný laserovým lúčom. Používa malý palubný obvod, ktorý premieňa energiu laseru na dostatočnú elektrickú energiu na ovládanie krídel.
"Predtým bola koncepcia bezdrôtových lietajúcich robotov s veľkosťou hmyzu sci-fi. Na stole bola otázka, či ich niekedy dokážeme vytvoriť bez toho, aby sme potrebovali drôt?" Povedal spoluautor Sawyer Fuller, odborný asistent na UW. "Náš nový bezdrôtový RoboFly ukazuje, že sú oveľa bližšie k skutočnému životu."
RoboFly is trochu ťažší než špáradlo. Mark Stone/University of Washington
Inžinierskou výzvou je mávanie krídel. Mávanie krídel je proces, ktorý vyžaduje vysoký výkon a zdroj energie a regulátor, ktoré riadia krídla, sú príliš veľké a objemné na to, aby sa mohli pridať na palubu malého robota. Takže Fullerov predchádzajúci robot-hmyz, RoboBee (RoboVčela), bol pripútaný - cez drôtik na ktorom bol pripútaný k zemi dostával energiu a bol riadený.
Ale letajúci robot by mal byť schopný pracovať nezávisle. Fuller a jeho tím sa na napájanie svojho robota rozhodli použiť úzky neviditeľný laserový lúč. Nemierili laserový lúč na fotovoltaický článok, ktorý je pripojený na robota RoboFly a premieňa laserové svetlo na elektrickú energiu.
"Bol to najefektívnejší spôsob, ako rýchlo preniesť veľa energie na RoboFly robota bez toho, aby mu pridal veľkú váhu," povedal spoluautor výskumu Shyam Gollakota, docent na Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering UW.
Napriek tomu samotný laser neposkytuje dostatok elektrického napätia na pohyb krídel. To je dôvod, prečo tím navrhol obvod, ktorý posilnil sedem voltov vychádzajúcich z fotovoltaického článku až na 240 voltov potrebných na let.
Aby RoboFly ovládal svoje vlastné krídla, inžinieri poskytli mozog: Pridali do toho istého okruhu mikrokontrolér.
"Mikrokontrolér pôsobí ako mozog reálneho hmyzu, ktorý hovorí krídlovým svalom, kedy majú mávať," povedal spoluautor Vikram Iyer, doktorand na UW. "Krídlam Robota RoboFly, to hovorí veci ako "zamávaj silno teraz" alebo "nemávaj"."
Konkrétne regulátor vysiela napätie vo vlnách, aby napodobňovalo mávanie krídel skutočného hmyzu.
"Na tvarovanie vlny používa impulzy," povedal Johannes James, hlavný autor a doktorand v strojárskom inžinierstve. "Ak chcete, aby sa krídla mávali rýchlo dopredu, pošle sériu impulzov v rýchlom slede a potom spomalí pulzovanie, keď sa dostanete blízko vrcholu vlny. A potom to robí v opačnom smere, aby krídla klapali plynule v opačnom smere."
RoboFly aktuálne dokáže len vzlietnuť a pristáť. Akonáhle je jeho fotovoltaická bunka mimo priame zorné pole laseru, robot rýchlo vyčerpá energiu a pristane. Tím dúfa, že čoskoro bude schopný riadiť laser tak, aby sa RoboFly mohol vznášať a lietať.
Zatiaľ čo RoboFly je v súčasnosti napájaný laserovým lúčom, budúce verzie by mohli používať malé batérie alebo energiu zbierať z rádiových signálov, povedal Gollakota. Týmto spôsobom ich zdroj energie môže byť upravený pre špecifické úlohy.
Budúce RoboFly roboty sa tiež môžu tešiť na pokročilejšie mozgy a senzorické systémy, ktoré pomáhajú robotom navigovať a plniť úlohy sami nezávisle, povedal Fuller.
"Naozaj by som rád urobil robota, ktorý nájde úniky metánu," povedal. "Mohli by ste si kúpiť kufor plný týchto robotov, otvoriť ho a budú lietať po vašej budove hľadajúc úniky plynu vychádzajúce z netesných potrubí. Ak tieto roboty dokážu ľahko nájsť netesnosti, bude oveľa pravdepodobnejšie, že budú opravené, čo zníži emisie skleníkových plynov. To je inšpirované skutočnými muchami, ktoré sú naozaj dobré pri lietaní okolo hľadajúc páchnuce veci. Takže si myslíme, že je to dobrá aplikácia pre naše RoboFly roboty."
RoboFly is trochu väčší než skutočná mucha.Mark Stone/University of Washington
Strojový inžinier doktorand Yogesh Chukewad je tiež spoluautorom tohto článku. Tento výskum bol financovaný univerzitou vo Washingtone a študentským fellowship programom spoločnosti Microsoft.
Autorka tlačovej správy: Sarah McQuate
Zdroj: www.washington.edu
Peter668
MarekD