Ученые Гарварда создали гибридного микроробота RoboBee

Москва, 20:34, 26 Окт 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Различные модели микророботов RoboBee могут летать, ползать по стенам и погружаться в воду. Теперь приготовьтесь к гибридному RoboBee, который может летать, погружаться в воду, плавать и выталкивать себя из воды.

Новые устройства для плавания позволяют этому многоцелевому микророботу стабилизироваться на поверхности воды до того, как включится система внутреннего сгорания, чтобы поднять его обратно в воздух.

Это новейшее поколение RoboBee, который в 1000 раз легче любого предыдущего аэромобильного робота, может использоваться от поисково-спасательных операций до мониторинга окружающей среды и биологических исследований.

Исследование ученых из Гарварда описано в Science Robotics.

Проектирование миллиметрового робота, который перемещается в воду и из нее, имеет многочисленные проблемы. Во-первых, вода в 1000 раз плотнее воздуха, поэтому скорость махов крыльев должна сильно варьироваться между двумя средами. Если частота маха слишком низкая, RoboBee не может летать. Если она слишком высока, крыло сломается в воде.

Объединив теоретическое моделирование и экспериментальные данные, исследователи обнаружили идеальную комбинацию размера крыла и скорости маха, позволяя роботу работать как в воздухе, так и в воде. Используя эту стратегию, робот машет крыльями 220-300 герц в воздухе и от 9 до 13 герц в воде.

Еще одна серьезная проблема. Поверхностное натяжение воды более чем в 10 раз превышает вес RoboBee и в три раза превышает его максимальную подъемную силу. Предыдущие исследования показали, как можно нарушить поверхностное натяжение при входе RoboBee в воду, но остался вопрос, как снова возвратиться в воздух?

Чтобы решить эту проблему, исследователи модернизировали RoboBee четырьмя плавучими аутригерами — по существу, роботизированными поплавками и центральной камерой сбора газа. Как только RoboBee плывет к поверхности, электролитическая пластина в камере преобразует воду в кислород и водород, горючее газовое топливо.

Газ увеличивает плавучесть робота, выталкивает крылья из воды, а поплавки стабилизируют RoboBee на поверхности воды. Оттуда крошечный генератор искры внутри камеры зажигает газ, выталкивая RoboBee из воды. Робот оснащен системой пассивной стабилизации в воздухе, так что он всегда приземляется на ноги.

«Модифицируя дизайн робота, мы теперь можем поднять более чем в три раза большую нагрузку», — сказал Юфэн Чэнь. «Эта дополнительная полезная нагрузка позволила нам нести дополнительные устройства, в том числе газовую камеру, электролитические пластины, искрообразователь и плавучие выносные опоры, в результате чего общий вес гибридного робота достиг 175 миллиграммов, что на 90 мг тяжелее предыдущей модели. Мы надеемся, что наша работа по изучению компромиссов, таких как вес и поверхностное натяжение, может вдохновить будущих многофункциональных микророботов, которые могут перемещаться по сложным участкам и выполнять множество задач».

Из-за отсутствия встроенных датчиков и ограничений в текущей системе отслеживания движения, RoboBee не может летать сразу же после выныривания из воды, но команда надеется изменить это в своих будущих исследованиях.

Гарвардское управление по развитию технологий подало заявку на патент.