1. december, 2018

Novi robot oponaša hitri let insektov

rd 300x135 - Novi robot oponaša hitri let insektovR&D magazine
2018_269_5

Novi leteči robot, ki so ga navdihnili insekti, so razvili v MAVLab-u. Predstavljen pa je bil v članku objavljenem v publikaciji Science.

To je prvi avtonomni, prosto leteči, okreten robot z insektom podobnimi krili. Eksperimenti, ki so jih z njim izvedli v sodelovanju z univerzo Wageningen, so izboljšali naše razumevanje manevriranja vinske mušice, ko se okretno izogiba plenilcem. Poleg nadaljnjih potencialov pri raziskavah v zvezi z letenjem insektov, robotove izjemne letalske sposobnosti odpirajo nove aplikacije na področju dronov.

Leteče živali krmilijo in poganjajo svoj let s tem, da zamahujejo s krili. To na primer majhnim mušicam omogoča, da lebdijo na mestu, ko se hranijo, hkrati pa tudi hitre manevre v nevarnih situacijah. Živalski let je vedno zanimal biologe, ki preiskujejo, ne le kompleksne premike in vzorce gibanja kril, temveč tudi njihove zaznavne in nevro-motorične sisteme med takšnimi spretnimi manevri. Pred kratkim so leteče živali postale tudi navdih robotskim inženirjem, ki poskušajo razviti lahke leteče robote, ki so hkrati lahki, okretni, energetsko učinkoviti in jih je mogoče izdelati v velikostnem razredu pravih insektov.

Inovativen zelo okreten robot

Raziskovalci iz MAVLab-a so razvili novega robota, ki so ga navdihnili insekti. Njegove sposobnosti so brez primere, hkrati pa je enostaven za proizvodnjo. Kot pri insektih, njegova krila zamahnejo 17 krat na sekundo, pri tem pa ne ustvarijo le vzgona za ohranjanje svojega položaja, temveč tudi natančno kontrolo gibanja prek rahlih sprememb v premikanju kril. Robotovi mehanizmi, ki jih je navdihnila vinska mušica, so visoko optimizirani ne le za lebdenje in let v vse smeri, temveč tudi za okretnost.
»Robot se premika z do 25 km/h in lahko izvaja manevre kot obrat za 360°.« pravi glavni oblikovalec robota, M. Karásek. »Še več, robot z razponom kril 33 cm, ter težo 29g ima za svojo velikost in težo izjemno energetsko učinkovitost, saj lahko z enim polnjenjem baterije preleti več kot 1km ali lebdi 5 minut.«

Raziskave manevrov pobega vinskih mušic

Poleg tega, da je ta robot inovativen in avtonomen mikro-dron, je zaradi izjemnih letalnih lastnosti in programirljivosti zelo primeren za raziskovanje leta insektov. Zato se je laboratorij povezal z univerzo Wageningen. »Ko sem prvič videl robota v letu, sem bil presenečen, kako je njegovo gibanje podobno gibanju insektov, še posebej med manevriranjem. Takoj sem pomislil, da bi ga lahko uporabili prav za raziskave letenja insektov.« pravi Prof. Florian Muijres iz oddelka za eksperimentalno zoologijo. Ker je Prof. Muijres že raziskoval gibanje mušic, je poskusila ekipa dobiti napotke za načrtovanje robota, katerega premikanje bi bilo podobno profesorjevi hipotezi gibanja mušic med begom.

Manevri, ki jih je robot izvajal so močno spominjali na tiste, ki jih izvajajo vinske mušice. Robot je bil celo sposoben prikazati, kako mušice izkoriščajo kot zavijanja, da optimizirajo svoj beg. »Za razliko od eksperimentov na živalih, kjer lahko le opazujemo, smo imeli tu polno kontrolo nad dogajanjem v robotovi ‘glavi’. Tako smo odkrili in opisali nov pasiven aerodinamičen mehanizem, ki omogoča mušicam in mogoče tudi drugim letalcem nadziranje smeri med izvajanjem divjih ostrih zavojev med begom.« je dodal Karásek.

Potencial za uporabo v prihodnosti

MAVLab že več kot 10 let v okviru projekta DelFly razvija leteče robote, ki jih navdihujejo insekti. Znanstveni vodja laboratorija, Prof. Guido de Croon, pravi: »Droni, ki so jih navdihnili insekti imajo v prihodnosti visok potencial, saj so lahki, nenevarni za ljudi in veliko bolj učinkoviti od konvencionalnih dronov, še posebej v manjših razsežnostih. Do sedaj, kot na primer naš robot DelFly II, takšni droni niso bili dovolj okretni, ali pa so zahtevali izredno zapleten proizvodni proces. Za robota iz te študije, ki ga imenujejo DelFly Nimble, pa so dovolj že čisto običajni proizvodni procesi in povsem vsakdanji sestavni deli, hkrati pa je njegov doseg zadosten in zanimiv za aplikacije v realnem svetu.

DelFly Nimble bodo še naprej razvijali v sklopu projekta TTW, imenovanega ‘As nimble as a bee’ (lahkoten kot čebela), s sodelovanjem MAVLab-a in univerze Wageningen, ki ga financira Nizozemska fundacija za znanost, NWO.

Povzeto po: https://www.rdmag.com/news/2018/09/novel-flying-robot-mimics-rapid-insect-flight

www.rdmag.com