Lot ważek robotów

Pewnego dnia armia amerykańska ma nadzieję wykorzystać do nadzoru maleńkie latające roboty wyposażone w kamery i czujniki. Ale takie roboty musiałyby być w stanie omijać przeszkody, przenosić ciężar i być wystarczająco wydajne, aby latać przez długi czas. Grupa naukowców uważa, że ​​kluczem do stworzenia takiego robota może być ważka.

Bicie skrzydeł: Naukowcy z Uniwersytetu w Ulm wykorzystali robotyczną ważkę o wysokości około 10 centymetrów zanurzoną w cieczy, aby zmierzyć siły powietrza wokół trzepoczących skrzydeł ważki. Zielone linie wokół silnika to lasery odbijające się od pęcherzyków powietrza, wskazujące na aerodynamiczne siły nośne wytworzone przez skrzydła.

Ważki to jedne z nielicznych stworzeń, które wykorzystują cztery niezależnie sterowane skrzydła do latania, co pozwala im unosić się w powietrzu, latać, szybować, cofać i szybko zmieniać kierunek. Chcąc zrozumieć takie zdolności, naukowcy z Royal Veterinary College w Anglii i University of Ulm w Niemczech opracowali robotyczną ważkę do pomiaru przepływu prądu nad i pod skrzydłami w różnych cyklach klap. Podczas gdy większość scenariuszy unoszenia się ważek nie była skuteczna, zespół odkrył, że jeśli dolne skrzydła uderzają nieco przed górnymi skrzydłami, podwójny zestaw skrzydeł okazuje się bardziej skuteczny w generowaniu siły nośnej, zużywając o 22% mniej mocy do podnoszenia tej samej masy. jako jedna para.

Jedyną szczególną zaletą czterech skrzydeł jest zwrotność i zdolność do wybierania rzeczy z powietrza, unoszenia się i rzucania wokół, mówi Jonathan Jak , profesor na MIT, który pracuje nad latającymi robotami, ale nie był zaangażowany w projekt Dragonfly. Byłoby naprawdę niesamowite, gdybyśmy mogli zbudować coś, co zbliżyłoby się do tego poziomu wydajności. Jeśli możesz osiągnąć ten sam wzrost przy niższej mocy, jest to pomocne.

Pomimo ich potencjalnych zalet, małe latające roboty, które naśladują zwinność ważek, nie zostały pomyślnie wyprodukowane, po części ze względu na złożoność aerodynamiki wokół czterech skrzydeł, a także z powodu problemów produkcyjnych związanych z małymi maszynami latającymi. Jednak badania ruchu skrzydeł i sił powietrznych, które pokazują, w jaki sposób ważki osiągają swoją zwinność, mogą umożliwić robotnikom zbudowanie zdolnych, szybkich samolotów, które wykorzystują cztery skrzydła.

Multimedialne

• Obserwuj ruch skrzydeł robota ważki zanurzonej w oleju.

Aby zmierzyć prądy powietrza, naukowcy z Ulm zanurzyli robotyczną ważkę w zbiorniku wypełnionym olejem mineralnym i wypełnionym bąbelkami powietrza. Dwa zielone lasery połączyły się i odbiły od pęcherzyków powietrza, gdy szybka kamera wykonała zdjęcia w odstępach od 10 do 20 milisekund. Porównując obrazy, naukowcy obliczyli kierunek przepływu dla regionów w zbiorniku.

Jeśli chodzi o systemy czteroskrzydłowe i dwuskrzydłowe dla biomimetycznego pojazdu mikropowietrznego, jest to kompromis, mówi Fritz-Olaf Lehmann , naukowiec z Uniwersytetu w Ulm, który pracował nad badaniem. W przypadku systemu czteroskrzydłowego wadami są potrzeba dodatkowego systemu sterowania i dodatkowej mocy. Jednak system z dwoma skrzydłami musi zawierać sposoby zmiany kąta, amplitudy i częstotliwości trzepotania skrzydeł, aby zmienić siłę nośną, mówi Lehmann. I odwrotnie, z czterema skrzydłami, możesz po prostu przesunąć jeden system lotu przeciwko drugiemu, a następnie zmienić produkcję windy, mówi. Myślę, że to znacznie ułatwia budowę mikropojazdu lotniczego.

Przy tworzeniu autonomicznego mikropojazdu lotniczego liczy się każda odrobina wydajności, mówi Robert Wood , profesor na Uniwersytecie Harvarda , który opracował niektóre z najmniejszych latających robotów . Mógłbyś argumentować, że jeśli masz czteroskrzydłowy pojazd, będziesz miał więcej kontroli, aby pomóc ci w stabilizacji, mówi.

Michael Dickinson , profesor w Caltech, który pracuje nad zrozumieniem i naśladowaniem lotu muchy, mówi, że zainteresowanie ważkami rośnie i że artykuł Lehmanna nie jest pierwszym zawierającym tego rodzaju analizy, ale jednym z wielu artykułów. Podczas gdy badanie może przyczynić się do zrozumienia subtelnej aerodynamiki lotu czteroskrzydłowego, Dickinson wskazuje, że naukowcy muszą nadal opracować lepszy, lżejszy akumulator, który zasila pojazd i tworzy skuteczny system sterowania.

ukryć