211service.com
Robotiskais kukainis paceļas
Hārvardas universitātē lidojusi dabiska izmēra robotizēta muša. Mazā robota kustības, kas sver tikai 60 miligramus un spārnu plētums ir trīs centimetri, ir veidotas pēc īstas mušas kustībām. Lai gan vēl ir daudz darba ar mehānisko kukaiņu, pētnieki saka, ka šādas mazas lidojošas mašīnas kādu dienu varētu izmantot kā spiegus vai kaitīgu ķīmisku vielu noteikšanai.
Pirmais lidojums: Šis mazais robots sver tikai 60 miligramus, un tā spārnu platums ir trīs centimetri. Tas ir pirmais robots, kas sasniedzis pacelšanos un kas ir veidots pēc lidojuma un uzbūvēts tik mazā mērogā.
Daba veido pasaules labākos lidotājus, saka Roberts Vuds , Hārvardas robotu lidošanas projekta vadītājs un universitātes inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolas profesors.
ASV Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūra finansē Vuda pētījumu, cerot, ka tā rezultātā tiks izveidoti slepeni novērošanas roboti kaujas laukā un pilsētvidē. Robota mazajam izmēram un mušai līdzīgajam izskatam ir izšķiroša nozīme šādās misijās. Jūs, iespējams, nepamanīsit mušu istabā, bet jūs noteikti pamanīsit vanagu, saka Vuds.
Tomēr bija grūti atjaunot mušas efektīvās kustības aptuveni īstā kukaiņa lielumā robotā, jo esošos ražošanas procesus nevarēja izmantot, lai izgatavotu vajadzīgās izturīgās, vieglās daļas. Motori, gultņi un savienojumi, ko parasti izmanto liela mēroga robotiem, nedarbosies kaut kam mušas izmēram. Vuds saka, ka, vienkārši samazinot esošos makro mēroga paņēmienus, tas ne tuvu nesniegs mums nepieciešamo veiktspēju.
Multivide
Skatieties, kā muša paceļas.
Skatieties, kā spārns kustas lēnā kustībā.
Dažas ārkārtīgi mazas detaļas var izgatavot, izmantojot mikroelektromehānisko sistēmu izveides procesus. Taču šādi procesi prasa daudz laika un naudas. Vudam un viņa kolēģiem Kalifornijas universitātē Bērklijā bija nepieciešams lēts, ātrs ražošanas process, lai viņi varētu viegli izgatavot dažādas sava dizaina iterācijas.
Galu galā komanda izstrādāja savu ražošanas procesu. Izmantojot lāzera mikroapstrādi, pētnieki sagriež plānas oglekļa šķiedras loksnes divdimensiju modeļos, kas ir precīzi līdz pāris mikrometriem. Polimēru loksnes tiek sagrieztas, izmantojot to pašu procesu. Rūpīgi sakārtojot oglekļa šķiedras un polimēra loksnes, pētnieki spēj izveidot funkcionālas daļas.
Piemēram, lai izveidotu lieces savienojumu, pētnieki sakārto divus sīkus oglekļa kompozītmateriālu gabalus un atstāj starp tiem atstarpi. Pēc tam tie pievieno polimēra loksni perpendikulāri diviem oglekļa gabaliem, piemēram, galda virsmu uz divām īsām kājām. Divi jauni oglekļa šķiedras gabali tiek novietoti abos polimēra galos kā pēdējais augšējais slānis. Kad visi gabali ir sacietējuši kopā, iegūtā daļa atgādina burtu H: centrs ir elastīgs, bet malas ir stingras.
Saliekot kopā daudzus mazus oglekļa-polimēra gabalus, pētnieki var izveidot diezgan sarežģītas detaļas, kas var precīzi saliekties un griezties pēc vajadzības. Lai izgatavotu detaļas, kas pārvietosies, reaģējot uz elektriskiem signāliem, pētnieki izmanto elektroaktīvos polimērus, kas maina formu, pakļaujoties spriegumam. Viss ražošanas process tiks izklāstīts rakstā, kas tiks parādīts gaidāmajā izdevumā Mehāniskā dizaina žurnāls .
Pēc vairāk nekā septiņu gadu darba, pētot lidojumu dinamiku un uzlabojot dažādas detaļas, Vuda muša šopavasar beidzot pacēlās gaisā. Kad muša pacēlās gaisā, laboratorijā burtiski lēkāju uz augšu un uz leju, viņš stāsta.
Citi pētnieki ir uzbūvējuši robotus, kas atdarina kukaiņus, taču šis ir pirmais divspārnu robots, kas uzbūvēts tik mazā mērogā un spēj pacelties, izmantojot tādas pašas kustības kā īsta muša. Šāda lidojuma dinamika ir ļoti sarežģīta, un to gadiem ilgi ir pētījuši tādi pētnieki kā Rons baidās , Vuda bijušais doktora grāda padomnieks Kalifornijas Universitātē Bērklijā. Bailings, kurš būvē savus robotus kukaiņus, saka, ka viņu ļoti iespaidoja fakts, ka Vuda kukainis spēj lidot: tas noteikti ir liels sasniegums. Bet Fearing saka, ka tas ir pirmais no daudzajiem izaicinājumiem, veidojot praktisku mušu.
Šobrīd Vuda mušu ierobežo saite, kas nodrošina to kustību taisnā, augšupvērstā virzienā. Pētnieki šobrīd strādā pie lidojuma kontroliera, lai robots varētu pārvietoties dažādos virzienos.
Pētnieki strādā arī pie borta barošanas avota. (Šobrīd robotu muša tiek darbināta no ārpuses.) Vuds saka, ka samazināts litija polimēru akumulators nodrošinātu mazāk nekā piecas minūtes lidojuma laika.
Ir jāintegrē arī mazi, vieglie sensori. Ķīmiskos sensorus varētu izmantot, piemēram, toksisko vielu noteikšanai bīstamās zonās, lai cilvēki varētu ieiet zonā ar atbilstošu drošības aprīkojumu. Vudam un viņa kolēģiem būs arī jāizstrādā programmatūras rutīnas mušai, lai tā spētu izvairīties no šķēršļiem.
Tomēr Vuds lepojas, ka ir sasniedzis nozīmīgu projekta pavērsienu: lidojumu. Tā ir diezgan svarīga lieta, viņš saka. Daudzi cilvēki domāja, ka tas nekad nespēs pacelties.