Роботы-насекомые совершают первый управляемый полет

В результате десятилетней работы робопчелы (RoboBees) научились вертикальному взлету, зависанию и выполнению команд управления.

Летом прошлого года ранним утром в Гарвардской лаборатории робототехники взлетело «насекомое». Размером в половину бумажной скрепки и весом менее 0,1 г оно подпрыгнуло на несколько дюймов, зависло на момент в воздухе, маша крыльями, и затем быстро полетело по установленному маршруту.

Демонстрация первого управляемого полета робота размером с насекомое является кульминацией более чем десятилетней работы исследователей из Гарвардской школы техники и прикладных наук (SEAS) и Института биоинженерии Висса при Гарвардском университете.

Маленькое устройство с субмиллиметровой анатомией и парой очень тонких крылышек с частотой взмахов 120 раз в секунду, что практически незаметно для глаза, не только является достижением в микроконструировании и системах управления. Оно в течение ряда лет служило стимулом для инноваций в этой области для многих исследователей в Гарварде.

«Мы должны были буквально все начинать с нуля, - объяснил проф. Роберт Вуд (Robert J. Wood). – Мы получали одну работающую компоненту, но когда принимались за следующую, возникало пять новых проблем. Это была ускользающая цель».

Маленький робот машет крыльями с помощью пьезоэлектрического механизма – керамических полосок, которые расширяются и сжимаются под действием электрического поля. Тонкие шарниры из пластика, встроенные в каркас тела из углеволокна, служат сочленениями, и точная система управления командует вращательными движениями в роботе с машущим крылом, при этом каждое крыло управляется независимо в режиме реального времени.

Прогресс в построении роботов-насекомых стал возможен также благодаря оригинальной технике производства, разработанной командой проф. Вуда в 2011 г. Листы разных вырезанных лазером материалов располагаются слоями, образуя тонкую пластинку, которая складывается подобно детской книжке-гармошке в законченную электромеханическую структуру.

«Теперь мы можем быстро строить надежные прототипы, которые позволяют нам быть более агрессивными при тестировании», - сказал Кевин Ма (Kevin Y. Ma), аспирант из SEAS.

Робопчелы могут быть использованы для мониторинга окружающей среды, в поисково-спасательных операциях, помогать опылению злаков. В то же время материалы, техника производства и компоненты могут найти применение во многих других областях.

Прототип все еще соединяется с источником питания очень тонким кабелем. Для независимого полета нужно разработать топливные элементы с высокой энергетической плотностью. Управление также пока проводное и выполняется с помощью отдельного компьютера, однако команда под руководством Гу-Йонь Вэя (Gu-Yeon Wei) и Дэвида Брукса (David Brooks) работают над вычислительным блоком, который может быть встроен в корпус робота.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365