Latające mikroroboty krok bliżej pełnej samodzielności

Latające mikroroboty krok bliżej pełnej samodzielności

Zespół naukowców z Harvard University skonstruowali pierwszego mikrorobota, który potrafi dzięki sterowaniu w układzie zamkniętym latać w pionie. Naukowcy zapowiadają przy tym, że to dopiero początek, a w przyszłości możliwe będzie sterowanie w ten sposób lataniem we wszystkich trzech wymiarach.

„Zasadniczo, w pełni autonomiczne latające mikroroboty mogłyby wykonywać te same czynności co naturalne pszczoły czy muchy: startować, lądować i latać w trudnym otoczeniu.” – stwierdził Néstor Pérez-Arancibia z Harvard Microrobotics Lab. „W dłuższej perspektywie mogę sobie wyobrazić mikroroboty, które potrafią się adaptować do środowiska, współpracować z innymi robotami przy realizacji zadań, a także współpracować z żywymi owadami.” – dodał.

Naukowcy przekonują, że skonstruowanie w pełni autonomicznego mikrorobota jest złożonym problemem, gdyż wymaga pogodzenia aerodynamiki, sensoryki, siłowników oraz wielu innych czynników równocześnie. Dlatego w pierwszej kolejności naukowcy skupili się na jednym wymiarze: wysokości.

Po zaprojektowaniu i zbudowaniu ważącego 56 miligramów mikrorobota machającego skrzydłami, naukowcy przymocowali go tak, że mógł się poruszać jedynie w pionie. Gdy robot macha skrzydłami, powstałe w ten sposób siły powodują obracanie się skrzydeł tak, że wytwarza się siła nośna. Im większa częstotliwość machania, tym większa siła nośna.

W celu zaprojektowania kontrolera, naukowcy wykonali dwa eksperymenty. W pierwszym, gromadzili informacje o robocie dzięki dwóm czujnikom, mierzącym siłę generowaną przez siłownik i tę generowaną przez machanie skrzydłami. Robot machał skrzydłami, ale nie poruszał się. Dzięki tej informacji, naukowcy mogli określić założenia dla kontrolera. Aby go dopracować, naukowcy obliczyli dodatkowe parametry dzięki eksperymentowi, w którym robot porusza się w górę i w dół.

„Termin ‘układ zamknięty’ zakłada, że informacja zwrotna wykorzystywana jest do generowania sygnału wejściowego dla systemu robota.” – stwierdził Pérez-Arancibia. „W tym konkretnym przypadku, wysokość robota mierzona jest za pomocą zewnętrznego laserowego czujnika położenia, który przekazuje dane do sterownika. Kontroler natomiast wykorzystuje tę informację do generowania sygnału sterującego, który jest napięciem wejściowym, które napędza machanie skrzydłami. Zauważcie, że wysokość jest właśnie zmienną, którą kontrolujemy.” – dodał.

Ważący 56 miligramów mikrorobot jest w stanie wygenerować siłę nośną 3,6 razy przekraczającą jego własną wagę, co oznacza, że może unosić dodatkowe elementy, jak czujniki czy zasilanie.

„Można rozsądnie założyć, że będą one tanie w produkcji na dużą skalę.” – stwierdził Pérez-Arancibia. „Dlatego będą one doskonałe do eksplorowania i badania obszarów niedostępnych, albo zbyt niebezpiecznych dla ludzi. Myślę tu o budynkach w ogniu, obszarach skażonych, albo zawalonych konstrukcjach. Będą też doskonałe do badań biologicznych w terenie. Wyobraźcie sobie tysiąc albo dwa takich robotów eksplorujących drzewo w środku amazońskiej dżungli. Wyobraźcie sobie grupę takich mikrorobotów podążających za migrującymi motylami. Innym często wymienianym potencjalnym zastosowaniem jest sztuczne zapylanie.” – dodał.

(lk)