Ещё в 2013 году исследователи из Гарварда продемонстрировали прототип компактного робота RoboBee, способного летать подобно насекомым. С тех пор они несколько раз вносили изменения в конструкцию и наделяли устройство новыми функциями. Например, в 2016 году была создана версия, способная приземляться на различные поверхности, в том числе вертикальные, при помощи статического электричества. На этот раз была создана модификация, которая способна летать, нырять в воду, подниматься на её поверхность и продолжать полёт.
Это намного сложнее, чем кажется, поскольку крошечный робот имеет длину всего 2 см, а его масса составляет примерно 1/15 массы монеты. Для такого робота плавание в воде сравнимо с плаванием в металле, а прорыв поверхности воды сродни прорыву через кирпичную стену.
Для решения этих задач исследователи разработали новые механизмы, которые позволяют RoboBee плавно переходить от воды к воздуху. Сначала им пришлось выяснять правильные скорости взмаха крыльев в воздушной и водной средах. Используя комбинацию теоретического моделирования и экспериментальных данных, они определили, что частота 220-300 Гц идеально подходит для воздушных полётов, а от 9 до 13 Гц — идеальная частота для воды.
После этого предстояло выяснить, как машина может преодолеть поверхностное натяжение, чтобы покинуть воды. Они придумали двухступенчатую систему. Первоначально машина собирает воду в камеру плавучести для подъёма к поверхности. Электролитическая пластина внутри камеры преобразует воду в смесь водорода и кислорода (гремучий газ), которая обеспечивает достаточную дополнительную подъёмную силу, чтобы крылья робота вынырнули из воды. Затем в камере возникает искра, которая воспламеняет гремучий газ, что дает RoboBee импульс для поднятия в воздух.
Исследователи полагают, что их работа позволит изучить компромиссы, такие как баланс веса и поверхностного натяжения. В дальнейшем полученные знания станут основой для создания многофункциональных микророботов, способных перемещаться по сложным участкам и выполнять различные задачи. Например, такие роботы могут использоваться для поисковых миссий, которые разворачиваются в отдаленных труднодоступных местах. Сначала такие микророботы выполнят поисковые и наблюдательные задачи, а затем можно будет отправлять большие машины для спасения людей.
Источник: Engadget