211service.com
Owad robota odlatuje
Naturalnej wielkości, zautomatyzowana mucha wzleciała w powietrze na Uniwersytecie Harvarda. Ważący zaledwie 60 miligramów, o rozpiętości skrzydeł wynoszącej trzy centymetry, ruchy maleńkiego robota są wzorowane na ruchach prawdziwej muchy. Chociaż nad mechanicznym owadem pozostaje jeszcze wiele do zrobienia, naukowcy twierdzą, że takie małe latające maszyny mogą pewnego dnia zostać wykorzystane jako szpiedzy lub do wykrywania szkodliwych chemikaliów.
Pierwszy lot: Ten maleńki robot waży zaledwie 60 miligramów i ma rozpiętość skrzydeł wynoszącą trzy centymetry. To pierwszy robot, który wzniósł się w powietrze, wzorowany na locie i zbudowany na tak małą skalę.
Natura tworzy najlepsze na świecie ulotki, mówi Robert Wood , lider projektu robota-mucha na Harvardzie i profesor na uniwersyteckiej szkole inżynierii i nauk stosowanych.
Amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony finansuje badania Wooda w nadziei, że doprowadzą one do stworzenia robotów inwigilujących z ukrycia na polu bitwy i w środowiskach miejskich. Niewielki rozmiar robota i jego wygląd przypominający muchę mają kluczowe znaczenie dla takich misji. Prawdopodobnie nie zauważyłbyś muchy w pokoju, ale na pewno zauważyłbyś jastrzębia, mówi Wood.
Odtworzenie wydajnych ruchów muchy w robocie mniej więcej wielkości prawdziwego owada było jednak trudne, ponieważ istniejące procesy produkcyjne nie mogły zostać wykorzystane do wytworzenia wymaganych wytrzymałych i lekkich części. Silniki, łożyska i złącza zwykle używane w robotach na dużą skalę nie działałyby w przypadku czegoś wielkości muchy. „Zwykłe zmniejszenie istniejących technik w skali makro nie zbliży się do wydajności, której potrzebujemy”, mówi Wood.
Multimedia
Zobacz, jak odlatuje mucha.
Zobacz ruch skrzydła w zwolnionym tempie.
Niektóre niezwykle małe części można wytwarzać przy użyciu procesów tworzenia systemów mikroelektromechanicznych. Ale takie procesy wymagają dużo czasu i pieniędzy. Wood i jego koledzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley potrzebowali taniego i szybkiego procesu produkcyjnego, aby mogli z łatwością wytwarzać różne wersje swoich projektów.
Ostatecznie zespół opracował własny proces produkcji. Za pomocą mikroobróbki laserowej naukowcy wycinają cienkie arkusze włókna węglowego w dwuwymiarowe wzory z dokładnością do kilku mikrometrów. Arkusze polimeru są cięte w tym samym procesie. Dzięki starannemu ułożeniu arkuszy z włókna węglowego i polimeru naukowcy są w stanie stworzyć funkcjonalne części.
Na przykład, aby stworzyć elastyczne połączenie, naukowcy ułożyli dwa małe kawałki kompozytu węglowego i pozostawili między nimi przerwę. Następnie dodają arkusz polimeru prostopadle do dwóch kawałków węgla, jak blat na dwóch krótkich nogach. Dwa nowe kawałki włókna węglowego są umieszczane na każdym końcu polimeru, jako ostatnia warstwa wierzchnia. Po utwardzeniu wszystkich kawałków razem, powstała część przypomina literę H: środek jest elastyczny, ale boki są sztywne.
Dopasowując do siebie wiele małych elementów węglowo-polimerowych, naukowcy są w stanie stworzyć dość skomplikowane części, które mogą się zginać i obracać dokładnie zgodnie z wymaganiami. Aby stworzyć części, które będą się poruszać w odpowiedzi na sygnały elektryczne, naukowcy zastosowali polimery elektroaktywne, które zmieniają kształt pod wpływem napięcia. Cały proces wytwarzania zostanie przedstawiony w artykule, który pojawi się w nadchodzącym wydaniu Czasopismo Projektowania Mechanicznego .
Po ponad siedmiu latach pracy nad badaniem dynamiki lotu i ulepszaniem różnych części, mucha Wooda wreszcie wystartowała tej wiosny. Kiedy dostałem muchę do startu, dosłownie skakałem w laboratorium, mówi.
Inni badacze zbudowali roboty, które naśladują owady, ale jest to pierwszy dwuskrzydły robot zbudowany na tak małą skalę, który może wzbić się w powietrze, wykonując te same ruchy, co prawdziwa mucha. Dynamika takiego lotu jest bardzo skomplikowana i od lat badana jest przez takich naukowców jak Ron się boi , były doradca doktorski Wooda na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Fearing, który buduje własne roboty-owady, mówi, że był pod wrażeniem faktu, że owad Wooda potrafi latać: to z pewnością wielki przełom. Ale Fearing mówi, że jest to pierwsze z wielu wyzwań związanych z budowaniem praktycznej muchy.
W tej chwili mucha Wooda jest ograniczona smyczą, dzięki której porusza się prosto w górę. Naukowcy pracują obecnie nad kontrolerem lotu, aby robot mógł poruszać się w różnych kierunkach.
Naukowcy pracują również nad pokładowym źródłem zasilania. (W tej chwili zrobotyzowana mucha jest zasilana zewnętrznie). Wood mówi, że zmniejszona bateria litowo-polimerowa zapewniłaby mniej niż pięć minut lotu.
Należy również zintegrować małe, lekkie czujniki. Czujniki chemiczne mogą być używane na przykład do wykrywania substancji toksycznych w obszarach niebezpiecznych, tak aby ludzie mogli wejść do obszaru z odpowiednim wyposażeniem ochronnym. Wood i jego koledzy będą również musieli opracować procedury programowe dla muchy, aby mogła omijać przeszkody.
Mimo to Wood jest dumny, że osiągnął ważny kamień milowy projektu: lot. To całkiem poważna sprawa, mówi. Wiele osób myślało, że nigdy nie będzie w stanie wystartować.