Первый в мире беспроводной летающий робот-насекомое наконец-то взлетел

Маленькие роботы размером с насекомое могут пройти долгий путь с трудоемкими задачами, такими как проверка культур, выращиваемых на крупных фермах, или пылесос утечки газа. Эти роботы могут летать, используя свои крылья, и слишком малы, чтобы использовать пропеллеры. Небольшой размер имеет несколько преимуществ, поскольку эти роботы дешевы в производстве и могут легко перемещаться в узкие места, где не могут летать большие беспилотники. Однако современные летающие роботизированные насекомые все еще движутся по земле. Электроника и система питания, которые им нужны для полета, все еще слишком тяжелы, чтобы эти роботы могли их нести.

Инженеры из Вашингтонского университета впервые добавили мозги этим роботизированным насекомым и позволили их RoboFly совершать самостоятельные полеты. Это отличный прыжок для роботов. Ожидается, что команда представит свои результаты 23 мая на Международной конференции по робототехнике и автоматизации в Брисбене, Австралия. RoboFly немного тяжелее зубочистки и работает с лазерным лучом. Он использует небольшую бортовую схему, которая преобразует энергию лазера в электричество, которое управляет крыльями робота-насекомого. Сойер Фуллер, доцент кафедры машиностроения UW, сказал: «Раньше концепция беспроводных летающих роботов размером с насекомое была научной фантастикой. Можем ли мы заставить их работать без кабеля? Наш новый беспроводной RoboFly показывает, что они намного ближе к реальной жизни ».

Основной проблемой здесь является взмах. Хлопание крыльев – очень энергоемкий процесс, и источник питания, и контроллер, управляющий крыльями, слишком велики и громоздки, чтобы прикрепить их к маленькому телу насекомого. В результате RoboBee получил ремешок и получил питание и контроль от кабелей на земле. Однако летающий робот должен уметь летать один. Поэтому команда исследователей решила использовать узкий невидимый лазерный луч для запуска своего робота. Они направили лазерный луч на фотоэлектрическую ячейку, которая прикреплена над RoboFly и преобразует лазерный свет в электричество. Шям Голлакота, соавтор исследования, сказал: «Это был самый эффективный способ быстро передавать большое количество энергии в RoboFly без увеличения веса».

Сам лазер не способен обеспечить достаточное напряжение для перемещения крыльев. Команда разработала схему, которая увеличила семь вольт, покидающих фотоэлемент, до 240 вольт, необходимых для полета. Викрам Айер, соавтор и аспирант, сказал: «Микроконтроллер действует как мозг настоящей мухи, которая сообщает мышцам крыла, когда стрелять. В RoboFly он сообщает крыльям, как «хлопайте сейчас» или «не хлопайте». В частности, контроллер посылает напряжение в виде волн, которые делают взмахи крыльев настоящего насекомого. Йоханнес Джеймс, ведущий автор и докторант в области машиностроения, сказал: «Он использует импульсы для формирования волны. Чтобы заставить крылья быстро двигаться вперед, он посылает серию импульсов в быстрой последовательности, а затем замедляет импульс, когда вы приближаетесь к вершине волны. И затем он делает это в обратном порядке, чтобы крылья плавно двигались в другом направлении ».

RoboFly может взлететь и приземлиться на данный момент. Когда фотоэлемент не находится в прямой видимости лазера, у робота заканчивается энергия и приземляется. Тем не менее, команда надеется направить лазер в ближайшее время, чтобы RoboFly мог плавать и летать. Команда может также использовать небольшие батареи в будущем или использовать способы сбора энергии из радиочастотных сигналов. Таким образом, источник питания также может быть модифицирован для конкретных задач. В будущем RoboFly может быть усовершенствован за счет усовершенствованной системы мозга и сенсоров, которая помогает роботам ориентироваться и самостоятельно выполнять задачи, сказал Фуллер: «Я действительно хотел бы создать такую, которая обнаружит утечки метана. Вы можете купить полный чемодан, открыть его, и они будут летать вокруг вашего здания для газовых колонн, выходящих из протекающих труб. Если эти роботы могут облегчить поиск утечек, они с большей вероятностью будут ремонтироваться, уменьшая выбросы парниковых газов. Это вдохновлено настоящими мухами, которые очень хорошо летают в поисках вонючих вещей. Поэтому мы считаем, что это хорошее приложение для нашего RoboFly. “