Cztery skrzydła pozwalają robotowi na kontrolowany lot

Wiele owadów to świetni lotnicy. Jednym z elementów, które im to umożliwiają jest posiadanie czterech skrzydeł. Inżynierowie i naukowcy od wielu lat próbują zbudować miniaturowe roboty wyposażone w cztery skrzydła. Przekonali się, jak trudno to osiągnąć.

Jedną z najmniejszych stworzonych dotychczas latających maszyn jest RoboBee z 2013 roku. Urządzenie wyposażono w dwa skrzydła, każde niezależnie napędzane własnym aktuatorem. Zbudowanie tak małego robota było możliwe dzięki miniaturyzacji aktuatorów, z których każdy ważył zaledwie 25 gramów. Teoretycznie RoboBee powinien latać w sposób kontrolowany, jednak w praktyce dwa skrzydła nie pozwalały na precyzyjne sterowanie urządzeniem. Potrzebne były jeszcze dwa dodatkowe skrzydła, ale to uczyniłoby całość zbyt ciężką.

Teraz Xiufeng Yang i jego koledzy z University of Southern California w Los Angeles stworzyli aktuatory, które są dwukrotnie lżejsze od tych z RoboBee. Wykorzystali je do stworzenia robota Bee+, który ma cztery skrzydła, a każde z nich o długości 33 milimetrów. Maszyna potrafi latać, lądować, omijać przeszkody i lecieć założoną trasą.

Aktuatory RoboBee ważyły łącznie 50 gramów, stanowiły więc znaczący odsetek maszy całego urządzenia, które ważyło 75 gramów. W Bee+ wykorzystano inną architekturę aktuatorów. Zamiast dwóch warstw materiału piezoelektrycznego użyto jednej połączonej z warstwą pasywną. Mamy tu prostszą strukturę, którą łatwiej złożyć w maszynę. Ale największym osiągnięciem jest fakt, że cztery aktuatory ważą zaledwie 56 gramów. Jako, że Bee+ waży 95 gramów, to obciążenie aktuatorami jest stosunkowo mniejsze niż w RoboBee. To zaś zmniejsza siły działające na aktuatory i wydłuża ich czas działania.

Jedną z największych wad Bee+ i innych miniaturowych robotów latających jest fakt, że muszą być zasilane przez kabel. Obecna technologia nie pozwala na zastosowanie pokładowego źródła zasilania pozwalającego na lot o satysfakcjonującej długości. Niektóre grupy naukowe demonstrowały miniaturowe roboty latające zasilane zdalnie za pomocą lasera. Pokładowe źródło energii to wciąż dla inżynierów poważne wyzwanie.

Mimo że Bee+ to duże osiągnięcie inżynierii, trzeba przyznać, że pozostajemy daleko w tyle za naturą. Przeciętny trzmiel waży 200-krotnie mniej, lata znacznie sprawniej i zasila sam siebie.

Bee+ RoboBee skrzydła latający robot