Kolekcijas

RoboBee lido nepiesietu pirmo reizi, visvieglākais transportlīdzeklis, kāds to darījis

RoboBee lido nepiesietu pirmo reizi, visvieglākais transportlīdzeklis, kāds to darījis

Rekordu sasniegšanā Hārvardas pētnieki savu RoboBee mikrorobotu pirmo reizi ir piesējuši piesietu, padarot gadu desmitiem veco robotu par visu laiku vieglāko mašīnu, lai sasniegtu šo varoņdarbu.

RoboBee pirmo reizi lido pats

Hārvardas universitātes inženieri pirmo reizi lidojuši ar savu gadu desmitiem veco Robobee robotu nepiesietu, teikts žurnālā, kas šodien publicēts žurnālā Daba.

SAISTĪTĀS: MĀCIES VEIDOT ROBOTUS, Nezinot, kā kodēt

Hārvardas pēcdoktorants Noa Jafferis, arī šodienas raksta vadošais autors, un Hārvardas Ph.D. Kandidāte un līdzautore Elizabete Farela Helblinga abi RoboBee projektā strādāja apmēram sešus gadus, kad pagājušā gada augustā viņi ieslēdza augstas intensitātes halogēna lampas, kas RoboBee fotoelementiem sniedza enerģiju, kas nepieciešama vēsturiskā lidojuma sasniegšanai.

"Tas ir rezultāts vairāku gadu desmitu garumā," sacīja RoboBee projekta galvenais pētnieks Roberts Vuds, Charles River inženierzinātņu un lietišķo zinātņu profesors Harvardas Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolā.

Hārvardas komandas izaicinājums ir pazīstams jebkuram inženiertehniskajam projektam, bet īpaši robotikai: līdzsvarot mašīnas svaru ar komponentiem, kas to darbina, neatkarīgi no tā, vai tas ir akumulators vai fotoelementu panelis.

Šis izaicinājums dominē gandrīz jebkuros citos gadījumos, kad esat nonācis līdz robotiem, kuru svars ir mazāks par 500 miligramiem - laukā, kas pazīstams kā mikrorobotika. Šajā mērogā vieglākās patlaban pieejamās baterijas apēstu vairāk nekā pusi no šī svara, padarot izpildmehānismus, kas akumulatora enerģiju pārvērš kinētiskajā enerģijā, kas robotu pārvieto pārāk vāji, lai būtu efektīvi.

Pa to laiku fotoelementu svars nav gandrīz tikpat liels, taču mazākiem fotoelementu elementiem joprojām ir ierobežots enerģijas daudzums, ko tie var saražot, un līdz šim tas nav spējis radīt sprieguma izpildmehānismu darbināšanai nepieciešamo milivatu skaitu. par RoboBee. Tas nozīmēja, ka līdz šim lidošanai RoboBee bija jāpiesaista ārējam enerģijas avotam.

Lidojumam ir nepieciešams daudz enerģijas

"Lidojums ar lidmašīnu ir kaut kas no Catch-22, jo kompromiss starp masu un spēku kļūst ārkārtīgi problemātisks mazos mērogos, kur lidojums pēc savas būtības ir neefektīvs," sacīja Vuds. "Tas nepalīdz, ka pat mazākās komerciāli pieejamās baterijas sver daudz vairāk nekā robots."

Rezultātā nešķita daudz vairāk, ko viņi varētu uzlabot enerģijas ražošanas ziņā. Izmantojot mazāko komerciāli pieejamo saules bateriju klāstu, kas sver apmēram 10 miligramus, Hārvardas zinātniekiem bija jāatrod veidi, kā maksimāli izmantot no tām. Pat pēc iespējas intensīvākā saules gaismā šīs šūnas nodrošināja tikai 0,76 milivatus uz miligramu jaudas.

Tātad, komanda atgriezās un sāka veikt vairākas lielas izmaiņas RoboBee dizainā, ieskaitot svarīgu otrā spārnu komplekta papildinājumu. Jaunais RoboBee X-Wing, kā pētnieki ķērās pie jaunā dizaina saukšanas, izrādījās daudz jaudīgāks nekā tā priekšgājēji.

"Pārslēgšanās no diviem uz četriem spārniem," sacīja Jafferis, "līdz ar mazāk redzamām izmaiņām izpildmehānismā un pārnesumkārbas koeficientā padarīja transportlīdzekli efektīvāku, deva lielāku pacēlumu un ļāva mums visu nepieciešamo ievietot bortā, nelietojot vairāk jaudas. "

Kopā sverot tikai 259 miligramus - apmēram ceturtdaļu no standarta saspraudes svara - pētnieki varēja izmantot augstas intensitātes halogēna spuldzes, lai nodrošinātu RoboBee X-Wing enerģiju, kas nepieciešama pacelšanai un ilgstoša lidojuma sasniegšanai. , saskaņā ar viņu dokumentu. RoboBee X-Wing pie 120 milivatiem jaudas nav pat pietiekami, lai darbinātu vienu spuldzi uz Ziemassvētku gaismu virknes, taču tā joprojām ir trīs reizes lielāka enerģija, nekā to saules bloks varētu radīt visintensīvākajā saules gaismā. . RoboBee kā tāds, lai arī nav saistīts ar ārēju strāvu, pagaidām laboratorijā ir iestrēdzis zem mākslīgām gaismām.

Mikrorobotam trūkst arī jebkāda veida borta vadības mehānismu, tāpēc, lai gan tas var uzturēt lidojumu, tas nevar kontrolēt, kurp viņš dodas. Šis un citi izaicinājumi paliek RoboBee komandai, taču pēc desmit gadu ilgas nepieciešamības pieslēgt strāvu, lai tā vispār darbotos, komanda joprojām ir atbrīvojusies no galvenajiem šķēršļiem.

"Šī projekta darbības laikā mēs esam secīgi izstrādājuši risinājumus izaicinošām problēmām, piemēram, kā izveidot sarežģītas ierīces milimetru mērogā, kā izveidot augstas veiktspējas mākslīgos muskuļus ar milimetru mērogu, bioloģiski iedvesmotus dizainus un jaunus sensorus, kā arī lidojuma vadības stratēģijas, "Vuds teica. "Tagad, kad parādās enerģijas risinājumi, nākamais solis ir borta vadība."

Īsāk sakot, inženierija jebkurā apjomā ir nebeidzams atkārtotu uzlabojumu process, kas vienlaikus risina vienu izaicinājumu, un RoboBee neatšķiras.

"Kad filmās redzat inženierzinātnes, ja kaut kas nedarbojas, cilvēki to uzlauž vienu vai divas reizes un pēkšņi tas darbojas. Īstā zinātne nav tāda," sacīja Helblings. "Mēs katrā ziņā uzlauzām šo problēmu, lai beidzot sasniegtu paveikto. Galu galā tas ir diezgan saviļņojoši."


Skatīties video: Robobees to the Rescue? (Janvāris 2022).