Блоги
Разработанной американскими инженерами «робопчеле» нестрашны столкновения со стенами и потолком

Разработанной американскими инженерами «робопчеле» нестрашны столкновения со стенами и потолком

Разработанной американскими инженерами «робопчеле» нестрашны столкновения со стенами и потолком


Американские инженеры создали миниатюрного летающего робота, способного совершать продолжительный управляемый полет. Он оснащен крыльями, приводимыми в движение мягкими актуаторами, которые сокращаются под действием электрического поля — и которым нестрашны столкновения со стенами и потолком. Статья о роботе опубликована в журнале Nature.

Отметим, что на протяжении последних лет разные группы инженеров разрабатывают микророботов. На текущем уровне развития технологий это технически крайне сложная задача, потому что в миниатюрном корпусе устройства необходимо объединить двигательный механизм, плату управления, источник питания или систему приема энергии извне.

Вместе с тем, если инженеры берутся за разработку летающего микроробота, то эта задача становится еще сложнее, поскольку при этом возникает ограничение по массе, а также необходимость в достаточно быстрых и легких актуаторах. Работающие прототипы «робопчел» массой в несколько сотен миллиграммов уже существуют, однако во всех этих роботах используются пьезоэлектрические актуаторы, которые довольно удобны благодаря небольшим размеру и массе, но имеют ограниченную устойчивость к ударам. А она важна, учитывая, что пока такие роботы летают достаточно нестабильно. Инженеры из Гарвардского университета взялись решить эту проблему и разработали «робопчелу», в которой применяются мягкие диэлектрические актуаторы.

Как сообщается, в основе инновационной робопчелы лежит базовый элемент, состоящий из одного цилиндрического актуатора массой 100 мг и двух крыльев в торцах. Крылья закреплены одновременно к актуатору и к раме и при сокращении актуатора двигаются в одну сторону, а при его расширении — в другую. Используемый актуатор состоит из диэлектрического эластомера, который меняет свою форму под действием электрического поля. Во время экспериментов актуаторы работали при напряжении от 800 до 1400 вольт с частотой до 500 Гц — с такой же частотой работают среднестатистические твердые актуаторы.

https://i0.wp.com/www.seas.harvard.edu/sites/default/files/2019-11/FlappingGif.gif?resize=770%2C433&quality=100&strip=all&ssl=1
Одним из недостатков мягких актуаторов считается то, что они могут неконтролируемо сильно сгибаться, что делает систему нестабильной. Решить эту проблему специалистам удалось, разместив на раме ограничители, которые ограничивают степень изгиба актуатора.

Из таких базовых элементов с двумя крыльями инженеры собрали несколько прототипов, у которых имеется от двух до восьми крыльев. Прототип с двумя крыльями способен взлететь с земли, но после этого инженеры теряют над ним контроль и он падает. Прототип с четырьмя крыльями может находиться в воздухе продолжительное время и лететь в выбранную сторону. Наконец, восьмикрылый аппарат, имеющий массу 660 мг, способен стабильно зависать в воздухе и даже поворачиваться. Электроэнергия для работы устройств в настоящее время подается по проводам.

По утверждению инженеров, мягкие исполнительные элементы довольно просты в сборке и легкозаменимы.

Авторы экспериментально продемонстрировали, что созданные ими робопчелы могут сталкиваться со стенами или другими роботами без повреждения крыльев и других элементов. Кроме того, отслеживая параметры работы актуаторов и фиксируя изменения в них, исследователям удавалось обнаруживать факт столкновения удаленно, не имея визуального контакта с аппаратом.

 

 

 

В дальнейшем ученые планируют заняться совершенствованием мягких актуаторов — в частности, они намерены повысить их эффективность, поскольку в настоящее время в этом отношении мягкие актуаторы проигрывают своим твердым «собратьям».

По мнению исследователей, в будущем разработанное ими решение может найти применение при создании дронов для поисково-спасательных работ, которые смогут без проблем летать среди обломков и в замкнутых пространствах, не боясь столкновений.

Источник: N+1


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: