Инженеры активно разрабатывают сверхлегкие летательные аппараты. В 2018 году команда ученых создала миниатюрную «муху» RoboFly. Но отсутствие легких батарей с большой удельной мощностью ограничивает продолжительность полета маленьких дронов.
Теперь исследователи из Toyota Central R&D Labs создали летательный аппарат размером с насекомое и с машущими крыльями, который может передвигаться без батарей за счет беспроводной передачи энергии с использованием радиочастотных электромагнитных волн. Общий вес устройства составляет всего 1,8 г. Инженеры заявили, что это самый легкий в мире летальный аппарат с высокочастотным двигателем. Изображение этого робота использовано в обложке ноябрьского номера журнала Nature Electronics.
Робот Toyota Central R&D Labs состоит из колеблющегося пьезоэлектрического привода, который получает питание от дипольной антенны 5 ГГц.
«Одной из ключевых особенностей нашего робота является высокоэффективное срабатывание взмахов, которое достигается за счет использования мощного монокристаллического пьезоэлектрического материала и компоновки, при которой два крыла обращены друг к другу, как две хлопающие ладоши. Эта конструкция обеспечивает соотношение мощности и веса, сравнимое с живыми насекомыми», — отметил ведущий исследователь Такаши Одзаки.
Главной проблемой, с которой сталкиваются инженеры, пытающиеся создать миниатюрных роботов, является тепловой разгон. Одзаки и его коллеги оптимизировали конструкцию своего робота-насекомого так, чтобы выделяющие тепло компоненты не были близко друг к другу. Кроме того, исследователи использовали радиочастотный приемник энергии с удельной мощностью, которая значительно выше, чем у стандартных литий-полимерных батарей с такой же массой (4900 Вт/кг-1). Это значительно улучшило эффективность и время работы летающего робота.
«Нашим наиболее важным открытием является то, что субграммовая схема может получать мощность более 1 Вт на расстоянии через радиочастотную волну», — сказал Одзаки.
В ходе тестов робот-насекомое смог плавно взлетать без подключенных к нему батарей или проводов.
Ранее Делфтский технический университет в Нидерландах показал робота Nimble. Он представляет собой систему с четырьмя крыльями, которая летать так же проворно, как живое насекомое.