Mechaniczne owady latające mogą pomóc w wielu zadaniach, gdzie trzeba skorzystać z niewielkiego narzędzia. Jednak dotychczas tego typu małe roboty były mocno ograniczone. Inżynierowie z Seattle dokonali przełomu w tej kwestii i opracowali metodę bezprzewodowego zasilania mechanicznych owadów.

Roboty te wznoszą się w powietrzu trzepocząc maleńkimi skrzydłami, ponieważ są one zbyt małe, aby używać śmigieł, jak ich więksi kuzyni. Ale niewielkie rozmiary mają swoje korzyści: roboty te są tanie w produkcji i mogą z łatwością zbadać ciasne, trudno dostępne miejsca.

Dotychczasowe mechaniczne owady, mimo że latały, to były przywiązane do ziemi poprzez kabel zasilający, bo baterie byłyby zbyt ciężkie. Problemem był także system sterowania. Trudności te rozwiązali inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, którzy stworzyli malutkiego robota-owada latającego samodzielnie. Zespół naukowców zaprezentował wyniki swoich praca na Międzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyzacji w Brisbane w Australii.

Nowy RoboFly jest nieco cięższy niż wykałaczka i jest zasilany wiązką laserową. Wykorzystuje mały obwód na pokładzie, który zamienia energię lasera na energię elektryczną wystarczającą do obsługi skrzydeł.

– Wcześniej pojęcie latających robotów o rozmiarach owadów było czystym science-fiction. Trudno było przypuszczać, że uda nam się sprawić, by działały bez kabla – powiedział zaangażowany w projekt Sawyer Fuller z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. – Nasz nowy, bezprzewodowy RoboFly pokazuje, że tego typu roboty są znacznie bliższe urzeczywistnienia, niż nam się wydawało – dodał.

Wyzwaniem inżynieryjnym był trzepot skrzydeł, który jest energochłonnym procesem, a zarówno źródło zasilania, jak i kontroler kierujący skrzydłami,  są zbyt duże i nieporęczne, aby je instalować na małym robocie. Dodatkowo robot powinien móc działać samodzielnie. Fuller wraz z kolegami postanowił użyć wąskiej wiązki laserowej do zasilania robota. Okazało się to strzałem w dziesiątkę. Wiązka celowana w ogniwo fotowoltaiczne zamontowane nad mechanicznym owadem zmienia światło lasera w elektryczność. – To najbardziej efektywny sposób, aby szybko przekazać dużo mocy bez dodawania zbyt dużej wagi – wyjaśnił współautor wynalazku Shyam Gollakota.

Mimo to sam laser nie zapewnia wystarczającej energii potrzebnej do lotu. Dlatego zespół zaprojektował układ, który wzmacnia siedem woltów wychodzących z ogniwa fotowoltaicznego do 240 woltów potrzebnych do lotu. By dać robotowi kontrole nad własnymi skrzydłami, do tego samego układu inżynierowie dodali mikrokontroler. – Mikrokontroler działa jak mózg prawdziwej muchy. Mówi „mięśniom” skrzydeł, kiedy należy działać – wyjaśnił inny z współautorów projektu, Vikram Iyer. Kontroler wysyła do skrzydeł niezbędną energię falami, aby naśladować trzepot skrzydeł prawdziwego owada.

Na razie RoboFly może wystartować i wylądować. Gdy jego ogniwo fotowoltaiczne znajduje się poza bezpośrednią linią „wzroku” lasera, robot traci moc i ląduje. Zespół inżynierów pracuje jednak nad rozwiązaniem, które będzie pozwalało sterować wiązką lasera tak, by mechaniczny owad miał daleki zasięg.

W obecnym prototypie zastosowano laser, ale przyszłe wersje takich małych robotów mogą używać maleńkich baterii lub pobierać energię z sygnałów radiowych. W ten sposób ich źródło zasilania może zostać zmodyfikowane do określonych zadań. Przyszłe wersje mogą mieć też bardziej zaawansowane kontrolery i czujniki, które pozwolą na wykonywanie zadań samodzielnie.

– Chciałby stworzyć takie roboty, które wykryją na przykład wyciek metanu. Mogło by to wyglądać tak, że kupuje się powiedzmy walizkę pełną takich robotów i po jej otwarciu latają one wokół wskazanego im budynku i węszą wycieków gazu wydobywającego się z nieszczelnych rur – zdradził Fuller.

 

 

 

 

Źródło: University of Washington, DziennikNaukowy, https://news.sky.com/story/robofly-scientists-unveil-insect-sized-flying-robot-11374495