Inženjerska čuda utorkom: bežični leteći robotski insekt
Izvor: Sveučilište u Washingtonu

Leteći roboti veličine insekata mogli bi vam pomoći u dugotrajnim zadacima poput pregledavanja usjeva na velikim farmama ili otkrivanja curenja plina. Ti roboti lete pomoću lepršavih krila jer su premali da bi se koristili propeleri, poput onih na većim dronovima.

Mala veličina je povoljna: ovi roboti su jeftini za izradu i mogu se lako zavući na uska mjesta koja su nepristupačna velikim dronovima. Ali trenutni leteći robo-insekti još uvijek su privezani za zemlju. Elektronika koja im je potrebna za napajanje i kontrolu krila previše je teška da bi je ti minijaturni roboti mogli nositi.

Sada su inženjeri sa Sveučilišta u Washingtonu prvi put prerezali kabel i dodali mozak, dopuštajući njihovom RoboFlyu da preuzme svoje prve neovisne zamahe. RoboFly je malo teži od čačkalice, a pokreće ga laserska zraka. Koristi maleni elektronički krug koji pretvara lasersku energiju u dovoljno električne energije da bi upravljala krilima.

robofly
Izvor: Sveučilište u Washingtonu

„Prije je koncept bežičnih letećih robota veličine insekata bio znanstvena fantastika. Da li bismo ih ikada mogli natjerati da rade bez potrebe za žicom? “, Rekao je koautor Sawyer Fuller, docent na UW Odjelu za strojarstvo. “Naš novi bežični RoboFly pokazuje da smo puno bliže stvarnom životu.”

Inženjerski izazov je lepršanje. Mahanje krila je proces koji se pokreće na struju, a i izvor napajanja i kontroler koji usmjerava krila su preveliki i glomazni da bi se mogli nalaziti na sićušnom robotu. Dakle, Fullerov prethodni robo-insekt, RoboBee, imao je povodac – dobio je snagu i kontrolu putem žica s tla.

Ali leteći robot trebao bi biti u mogućnosti samostalno djelovati. Fuller i tim odlučili su koristiti uski nevidljivi laserski snop za napajanje svog robota. Usmjerili su lasersku zraku prema fotonaponskoj ćeliji koja je pričvršćena iznad RoboFly-a i pretvara lasersku svjetlost u električnu energiju. “To je bio najučinkovitiji način brzog prijenosa puno energije na RoboFly bez dodavanja velike težine”, rekao je koautor Shyam Gollakota.

Ipak, sam laser ne daje dovoljno napona za pomicanje krila. Zato je tim dizajnirao krug koji je pojačao 7 volti koji izlaze iz fotonaponske ćelije do 240 volti potrebnih za let.

Kako bi RoboFly upravljao nad vlastitim krilima, inženjeri su osigurali mozak: U isti krug dodali su mikrokontroler. “Mikrokontroler se ponaša poput pravog mozga muhe koji govori krilnim mišićima kada treba zamahnuti”, rekla je koautorica Vikram Iyer, doktorica na UW Odjelu za elektrotehniku.

robofly
Izvor: Sveučilište u Washingtonu

Konkretno, kontroler šalje napon u valovima da oponaša lepršanje krila pravog insekta. „Koristi impulse za oblikovanje vala“, rekao je Johannes James. “Da bi krila brzo poletjela naprijed, ona šalje niz impulsa u brzom slijedu, a zatim usporava pulsiranje dok se približite vrhu vala. A onda to radi obrnuto, kako bi krila glatko preletjela u drugom smjeru. “

Za sada RoboFly može samo uzletjeti i sletjeti. Jednom kada njegova fotonaponska ćelija nije izravno u vidu lasera, robotu nestaje snage i slijeće. No tim se nada da će uskoro moći upravljati laserom kako bi RoboFly mogao lebdjeti i letjeti.

Dok RoboFly trenutno pokreće laserski snop, buduće verzije mogle bi koristiti sićušne baterije ili skupljati energiju iz radiofrekvencijskih signala, rekao je Gollakota. Na taj se način njihov izvor energije može modificirati za određene zadatke.

Budući RoboFlies također se mogu veseliti naprednijim sustavima mozga i senzora koji pomažu robotima da samostalno upravljaju i izvršavaju zadatke, rekao je Fuller.

“Zapravo bih želio napraviti one koji otkrivaju istjecanje metana”, rekao je. “Možete kupiti pun kofer, otvoriti ih i oni bi letjeli oko vaše zgrade tražeći plinove koji izlaze iz cijevi. Ako ovi roboti mogu olakšati pronalaženje curenja, mnogo je vjerojatnije da će biti sanirani, što će smanjiti stakleničke emisije.”