Microflyers, sau roboți miniaturali fără fir, desfășurați în număr, sunt uneori folosiți astăzi în scopuri de supraveghere și monitorizare pe scară largă, cum ar fi studiile de mediu sau biologice. Datorită capacității zburatorilor de a se dispersa în aer, aceștia se pot răspândi pentru a acoperi suprafețe mari după ce au fost aruncați dintr-o singură locație, inclusiv în locuri unde accesul este altfel dificil. În plus, sunt mai mici, mai ușoare și mai ieftin de implementat decât mai multe drone.
Una dintre provocările în crearea de microflyers mai eficiente a fost reducerea consumului de energie. O modalitate de a face acest lucru, după cum au demonstrat cercetătorii de la Universitatea din Washington (UW) și Université Grenoble Alpes, este să scapi de baterie. Inspirându-se din arta japoneză a plierii hârtiei, origami, au proiectat microflyere programabile care se pot dispersa în vânt și își pot schimba forma folosind acționarea electronică. Acest lucru este realizat printr-un actuator alimentat cu energie solară care poate produce până la 200 de milinewtoni de forță în 25 de milisecunde.
„Gândiți-vă la acești mici fluturași ca pe o platformă de senzori pentru a măsura condițiile de mediu, cum ar fi temperatura, lumina și alte lucruri.”
—VIKRAM IYER, UNIVERSITATEA DIN WASHINGTON
„Lucrul tare la aceste modele origami este că am creat o modalitate prin care să-și schimbe forma în aer, complet fără baterie”, spune Vikram Iyer, informatician și inginer la UW, unul dintre autori. „Este o schimbare destul de mică în formă, dar creează o schimbare foarte dramatică în comportamentul în cădere... care ne permite să obținem un anumit control asupra modului în care zboară aceste lucruri.”
Stari de zburare și stabile: A) Microflyer origami aici este în starea sa de răsturnare și B) configurație după aterizare. Pe măsură ce coboară, zburătorul se prăbușește, cu un model tipic de răsturnare ilustrat în C. D) Microflyer origami este aici în starea sa de coborâre stabilă. Gama de locații de aterizare ale zburatorilor, E, își dezvăluie modelele de dispersie după ce a fost eliberat de drona părinte.
Această cercetare se bazează pe lucrările anterioare ale cercetătorilor, publicate în 2022, demonstrând senzori care se pot dispersa în aer precum semințele de păpădie. Pentru studiul actual, „obiectivul a fost să implementeze sute de acești senzori și să controleze unde aterizează, pentru a realiza implementări precise”, spune coautorul Shyamnath Gollakota, care conduce Mobile Intelligence Lab de la WU. Microzburătoarele, fiecare cântărind mai puțin de 500 de miligrame, pot călători aproape 100 de metri într-o adiere ușoară și pot transmite fără fir date despre presiunea și temperatura aerului prin Bluetooth până la o distanță de 60 de metri. Descoperirile grupului au fost publicate în Science Robotics la începutul acestei luni.
Descoperirea diferenței în comportamentul în cădere a celor două stări de origami a fost o serendipitate, Gollakota spune: „Când este plat, este aproape ca o frunză, care se prăbușește [în] vânt”, spune el. „O schimbare foarte ușoară de la plat la un pic de curbură [o face] să cadă ca o parașută într-o mișcare foarte controlată.” În starea lor de răsturnare, în rafale laterale de vânt, microflyers atinge distanța de dispersie de până la trei ori mai mare decât în starea lor stabilă, adaugă el.
Acest prim-plan al microflyer dezvăluie electronicele și circuitele de pe partea superioară.
Au existat și alte sisteme bazate pe origami în care au fost utilizate motoare, actuatoare electrostatice, aliaje cu memorie de formă și polimeri electrotermici, de exemplu, dar acestea nu au abordat provocările cu care se confruntă cercetătorii, spune Gollakota. Una a fost să găsești punctul favorabil dintre un mecanism de acționare suficient de puternic pentru a nu schimba forma fără a fi declanșat, dar suficient de ușor pentru a menține consumul de energie scăzut. Apoi, a trebuit să producă un răspuns rapid de tranziție în timp ce cădea la pământ. În cele din urmă, trebuia să aibă la bord o soluție ușoară de stocare a energiei pentru a declanșa tranziția.
Mecanismul, pe care Gollakota îl descrie drept „destul de bun-simț”, le-a luat încă un an să vină. Există o tulpină în mijlocul origami, care cuprinde o bobină de solenoid (o bobină care acționează ca un magnet atunci când un curent trece prin ea) și doi magneți mici. Patru tije din fibră de carbon cu balamale atașează tija de marginile structurii. Atunci când un impuls de curent este aplicat bobinei solenoidului, acesta împinge magneții unul spre celălalt, făcând ca structura să capete forma sa alternativă.
Tot ce necesită este o mică putere, suficientă pentru a plasa magneții la distanța potrivită unul de celălalt pentru ca forțele magnetice să funcționeze, spune Gollakota. Există o serie de celule solare subțiri și ușoare pentru a colecta energie, care este stocată într-un mic condensator. Circuitul este fabricat direct pe structura origami pliabilă și include, de asemenea, un microcontroler, temporizator, receptor Bluetooth și senzori de presiune și temperatură.
„Putem programa aceste lucruri pentru a declanșa schimbarea formei pe baza oricăruia dintre aceste lucruri – după un timp fix, când îi trimitem un semnal radio sau, la o altitudine [sau temperatură] pe care o detectează acest dispozitiv”, adaugă Iyer. Structura origami este bistabilă, ceea ce înseamnă că nu are nevoie de energie pentru a-și menține forma odată ce a trecut.
Cercetătorii spun că designul lor poate fi extins pentru a încorpora senzori pentru o varietate de aplicații de monitorizare a mediului. „Gândiți-vă la acești mici zburători ca pe o platformă de senzori pentru a măsura condițiile de mediu, cum ar fi temperatura, lumina și alte lucruri, [și] modul în care acestea variază în atmosferă”, spune Iyer. Sau pot implementa senzori pe teren pentru lucruri precum agricultura digitală, studii legate de schimbările climatice și urmărirea incendiilor forestiere.
În prototipul lor actual, microflyers se schimbă doar într-o singură direcție, dar cercetătorii doresc să le facă tranziția în ambele direcții, pentru a putea comuta cele două stări și a controla și mai bine traiectoria. Ei își imaginează, de asemenea, un roi de microzburătoare care comunică între ei, controlându-și comportamentul și auto-organizându-se cum cad și se împrăștie.
Articolul este reprodus pe site:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
Vă rugăm să faceți clic pe linkul de mai jos pentru a citi mai multe:
Roboți: Podul care conectează AI cu lumea fizică
Robotica Reeman și viitorul securității cibernetice: un răspuns la atacul cibernetic ICC
Doriți să aflați mai multe despre roboți:https://deliveryrobot.com/
robot,robotică,reeman,ai,robot de livrare,robot de livrare autonom,fabrică,manipulare,robot de manipulare,robot agv,șasiu robot,robot mobil,robot mobil autonom,șasiu robot mobil,agv,AMR ,robot AMR,robot logistic,manipulare robot, șasiu agv, robot de livrare de pachete, roboți de livrare în fabrică, roboți de livrare de materiale de atelier, robot de transport, robot de portar, robot de livrare a alimentelor, robot cărucior, robot de livrare piese, roboți de depozit, livrare fără echipaj, robot de livrare a documentelor, robot de livrare curier, birou robot de livrare, fabrică de procesare a alimentelor, fabrică digitală, fabrică de îmbrăcăminte