Dodano: 27 czerwiec 2019r.

RoboBee X-Wing - miniaturowy robot zdolny do lotu bez przewodu zasilającego

Waży zaledwie 259 miligramów, ma cztery skrzydła, które trzepoczą 170 razy na sekundę i jest zasilany energią słoneczną. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda stworzyli robota - RoboBee X-Wing, który jest najlżejszą maszyną zdolną do latania bez podłączenia do źródła zasilania.

 

RoboBee X-Wing - zainspirowany przez owady i opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Harvarda mikrorobot stał się najlżejszą maszyną, jaka kiedykolwiek wzbiła się w powietrze bez pomocy przewodu zasilającego. RoboBee rozwijany był od lat, ale dopiero kilka ważnych zmian w koncepcji oraz dodanie drugiej pary skrzydeł umożliwiło mu lot bez kabla.

RoboBee X-Wing ma 6,5 cm wysokości, a jego skrzydła mają rozpiętość 3,5 cm. Same skrzydła są kontrolowane przez podobne do mięśni struktury, które kurczą się, gdy przechodzi przez nie napięcie elektryczne. Są zasilane przez sześć maleńkich ogniw słonecznych, z których każde waży 10 miligramów. Umieszczono je nad skrzydłami, by nie przeszkadzały w locie.

 

Inżynierowie podzielili się wynikami swoich badań na łamach pisma „Nature”.

Poza dodaniem pary skrzydeł i paneli słonecznych, uczeni dokonali mniej widocznych zmian w siłownikach i przełożeniu, co dało robotowi wystarczającą moc, by unieść się w powietrzu. Skrzydła robota zaczynają trzepotać pod wpływem światła i jak do tej pory jego lot był testowany wyłącznie w laboratorium, gdzie był zasilany kombinacją oświetlenia halogenowego oraz LED.

Obecnie RoboBee nie jest w stanie latać na zewnątrz. By wzbić się w powietrze potrzebuje około trzykrotnie bardziej intensywnego światła niż naturalne światło słoneczne. Jednak naukowcy twierdzą, że ten problem zostanie wkrótce rozwiązany. Badacze chcą również zamontować w maszynie różnorakie czujniki, by ta mogła kontrolować, co dzieje się wokół niej.

- To wyniki kilku dekad badań. Uzyskanie kompromisu między masą a mocą staje się niezwykle problematyczne w małych skalach, gdzie lot jest z natury nieefektywny. Nawet najmniejsze i najlżejsze dostępne na rynku baterie ważą znacznie więcej niż nasz robot. Nasz strategia miała na celu sprostanie temu wyzwaniu poprzez stworzenie wyjątkowo lekkich obwodów mocy i zintegrowanie wysokowydajnych ogniw słonecznych – powiedział Robert Wood, jeden z twórców RoboBee.

- Zmiana z dwóch do czterech skrzydeł wraz z mniej widocznymi zmianami sprawiła, że ​​pojazd stał się bardziej wydajny, dostał więcej siły nośnej, co pozwoliło nam umieścić wszystko, czego potrzebowaliśmy na pokładzie– wyjawił Noah T. Jafferis, który także był zaangażowany w projekt.

 

Dodanie drugiej pary skrzydeł zaowocowało także przydomkiem X-Wing, po czteroskrzydłowych myśliwcach z „Gwiezdnych Wojen”. Wszystkie te zmiany pozwoliły naukowcom odciąć przewód zasilający, który utrzymywał RoboBee na uwięzi przez prawie dekadę.

Konstruktorzy skorzystali z najmniejszych ogniw słonecznych dostępnych na rynku. Ważą po 10 miligramów i uzyskują 0,76 miliwatów na miligram mocy, gdy słońce ma pełną intensywność. Ogniwa słoneczne są połączone z panelem elektronicznym znajdującym się pod maszyną, który przetwarza sygnały niskiego napięcia w sygnały napędowe oraz steruje siłownikami.

Naukowcy będą kontynuować prace dążąc do obniżenia zapotrzebowania energetycznego robota i usprawnienia jego kontroli, aby umożliwić RoboBee latanie poza laboratorium.

- W trakcie realizacji tego projektu opracowaliśmy rozwiązania trudnych problemów, takich jak budowanie złożonych urządzeń w skali milimetrowej, tworzenie sztucznych mięśni o wysokiej wydajności w tej samej skali, nowatorskie czujniki i strategie kontroli lotu. Te technologie znajdą zastosowanie w innych dziedzinach – przyznał Wood.

 

Źródło: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, fot. Noah T. Jafferis and E. Farrell Helbling, Harvard Microrobotics Laboratory