Doar 21 de miligrame – și zboară ca o albină
Privind înainte: Inginerii de la Universitatea din California, Berkeley, au dezvăluit un robot zburător care imită agilitatea și precizia unui bumblebee. În greutate de doar 21 de miligrame și măsurând mai puțin de un centimetru în diametru, este cel mai mic robot wireless din lume capabil de zborul controlat.
„Albinele prezintă abilități aeronautice remarcabile, cum ar fi navigația, plutirea și polenizarea, că roboții care zboară artificiali de scară similară nu reușesc”, a explicat Liwei Lin, profesor distins de inginerie mecanică la UC Berkeley și autor principal al studiului. „Acest robot zburător poate fi controlat fără fir pentru a se apropia și a atinge o țintă desemnată, imitând mecanismul de polenizare, deoarece o albină colectează nectar și zboară.” Cercetarea a fost publicată în Science Advances.
Proiectarea unui robot zburător la scară mică a reprezentat provocări semnificative. Robotii zburători tradiționali se bazează pe surse de alimentare la bord, cum ar fi bateriile și sistemele electronice de control al zborului – componente dificil de miniaturizat fără a adăuga o greutate excesivă. Pentru a depăși acest obstacol, Lin și echipa sa au folosit un câmp magnetic extern atât pentru a alimenta robotul, cât și pentru a controla mișcările sale.
Designul robotului este înșelător de simplu, dar extrem de eficient. Format ca o elice minusculă, are două magneți mici care răspund la un câmp magnetic extern. Pe măsură ce câmpul alternează, magneții sunt atrași și respinși, ceea ce face ca elica să se învârtă. Această mișcare de filare generează suficient ridicare pentru ca robotul să ia zborul. Prin ajustarea puterii domeniului, cercetătorii își pot controla cu exactitate calea de zbor.
La un singur centimetru în diametru, acest dispozitiv este de aproape trei ori mai mic decât cel mai apropiat concurent, un robot zburător cu diametrul de 2,8 centimetru. Dimensiunea sa compactă permite aplicațiile în medii în care roboții mai mari nu pot funcționa.
„Roboții zburători minusculi sunt utili pentru explorarea cavităților mici și a altor medii complicate”, a spus Fanping Sui, autorul primordial al studiului și un doctorat recent. Absolvent de la UC Berkeley. Utilizările potențiale includ polenizarea artificială și inspecția spațiilor limitate, cum ar fi conductele din interior.
Cu toate acestea, robotul are în prezent limitări. Funcționează în modul de zbor pasiv, ceea ce înseamnă că îi lipsește senzorii de bord pentru a -și monitoriza poziția sau traiectoria în timp real. Drept urmare, schimbările bruște ale mediului, cum ar fi rafale puternice de vânt, ar putea perturba cursul său.
Wei Yue, autorul co-primul și un student absolvent în laboratorul Lin, a menționat că iterațiile viitoare își propun să încorporeze sisteme de control active, permițând ajustări în timp real la poziție și atitudine.
O altă provocare este dependența robotului pe un câmp magnetic puternic generat de o bobină electromagnetică pentru funcționare, deși cercetătorii consideră că miniaturizarea suplimentară ar putea aborda această problemă. Reducerea dimensiunii robotului la mai puțin de un milimetru ar putea permite să fie alimentat de câmpuri magnetice mai slabe, cum ar fi cele din undele radio.
Inovația inspirată de Bumblebee nu este singura realizare a echipei lui Lin în robotică inspirată de bio. De asemenea, au dezvoltat un robot asemănător gandacii (mai sus) capabil să reziste la forțe extreme, cum ar fi pășirea de către un om.
Între timp, Yue conduce eforturi pentru a crea roboți „roade” care pot colabora ca furnicile pentru a îndeplini sarcini complexe dincolo de capacitățile roboților individuali.
„Lucrez cu roboți la scară de 5 milimetri care se pot târâ, se rostogolesc și se învârt”, a explicat Yue. „De asemenea, pot lucra împreună pentru a forma lanțuri și tablouri sau pentru a aborda sarcini mai grele.”
Acești roboți roade rețin o promisiune pentru aplicații, cum ar fi o intervenție chirurgicală minim invazivă, unde mai multe unități ar putea fi injectate în corp pentru a forma stenturi sau a elimina cheagurile în colaborare.
Kamyar Behrouzi, Yuan Gao și Mark Mueller de la UC Berkeley au fost co-autor, care a fost susținut de senzorul Berkeley și Centrul de actuator.
