Najlepšie Drones: Ako hmyz učil švajčiarskych vedcov vybudovať lepšie Drone

Mohli by ste mi byť odpustené, keď si myslíme, že najťažším a najodolnejším robotom by mohol byť nejaký ultra-tvrdý skelet kovovej zliatiny, ako je Terminator, ale niekedy je mäkký a pružný spôsob, ako ísť.

Tento týždeň inžinieri na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) vo Švajčiarsku zverejnili výsledky svojho úsilia o vytvorenie skutočne elegantného, ​​flexibilného quadcopter drone v časopise Veda robotika.

Rovnako ako rastúci počet microrobots v súčasnosti vo vývoji, tieto drones tiež požičať niektoré zo svojich konštrukčných prvkov z ľahkej zloženej architektúry origami. Ale vedci hovoria inverzný, s jedným kľúčovým rozdielom: dizajn, nový kompozit, ktorý je dostatočne pružný, aby absorboval poškodenia, ale dostatočne tuhý, aby zostal aerodynamický, a bol inšpirovaný materiálovými vlastnosťami krídel hmyzu.

„Väčšina origami štruktúr je vyrobená z pevných laminovaných materiálov a pevných spojov (tj neroztiahnuteľných spojov z polyimidu alebo nylonu), čo vedie k obmedzeniam,“ hovorí Stefano Mintchev, postdoktorandský výskumník na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) vo Švajčiarsku, "Pevný origamis sú krehké, náchylné k roztrhnutiu a ľahko prepadnú pri preťažení počas kolízií."

Zhi Ern Teoh, neuzatvorený strojársky inžinier Harvard, ktorý vyvinul svoje vlastné mikroroboty inšpirované origami. obrátený bol nadšený prácou tímu Lausanne.

„Pretože hlavná krídla krídla je úplne tuhá, keď narazí na prekážku, krídlo sa môže zlomiť,“ vysvetľuje Teoh. „Čo urobili s ohľadom na prispôsobenie„ prahovej sily “- prah, pri ktorom dochádza k prechodu z tuhého na mäkký - myslím si, že je to veľmi dôležité pre štruktúry, ktoré musia odolávať vplyvom.“

Jadrom inovácie švajčiarskej skupiny je elastická elastická vrstva, ako gumička, ktorá sa zúfalo chce vrátiť späť do formy. Táto vrstva sa potom obklopí a prilepí na pevnejší, segmentovaný exoskelet. Je to niečo podobné ako jedna z tých bábiek, ktoré sa zatáčajú a rozpadávajú, keď uviaznete šnúrku vo vnútri. Po náraze sa drone ohýba na segmentových spojoch, pričom sa elastická vrstva napína. Potom sa vráti do tvaru pripraveného pokračovať v lietaní.

Samozrejme, ani konštrukcia nemôže byť príliš flexibilná a zistenie, že krehká rovnováha je tam, kde prišli odborné znalosti materiálového inžinierstva tímu EPFL.

„Ak je prahová sila príliš nízka,“ hovorí Teoh, „kvadrokoptéra nebude môcť vzlietnuť, nie? Pretože v okamihu, keď sa obrátite na plný ťah, sa zrazenie zrúti štruktúru. “

Vedeli by ste si predstaviť, že sa deje veľa vecí: vrtule by mohli naraziť do seba; mohli kresliť krídla v samostatných smeroch, v podstate kresliť a štvrťroku drone. Bolo by, úprimné, neporiadok. Nájdenie správnej pevnosti v ťahu, t. J. Prah, pri ktorom by bolo žiaduce ohýbanie, sledovalo podľa Mintcheva študovanie podobných znakov v hmyzích krídlach.

„Výzva strategického prispôsobenia tuhosti a mäkkosti skladacích štruktúr je zvládnutá hmyzom,“ hovorí Mintchev. "Ich vyvinuté origami krídla sú zložené z tuhé dlaždice kožičky spojené cez mäkké resilin kĺby."

Mintchev a skupina vidia aj iné aplikácie pre tento dizajn, vrátane flexibilnejších mechanizmov uchytenia, ktoré už postavili prototyp.

Niektoré z výhod tohto dizajnu zahŕňajú uchopenie, ktoré by bolo menej pravdepodobné, že by rozbilo niečo krehké, ktoré sa pokúsi zdvihnúť, a úchop, ktorý by nebol schopný zdvihnúť niečo nad rámec svojej kapacity (len aby to riskovalo, že ho neskôr stratí).

„Súčasným trendom v oblasti robotiky je vytvárať mäkšie roboty,“ tvrdí Dario Floreano, riaditeľ Laboratória EPFL pre inteligentné systémy EPFL a ďalší spoluautor na novom papieri, „ktorý sa môže prispôsobiť danej funkcii a bezpečne spolupracovať s ľuďmi."

Byť jemný, svojím vlastným spôsobom, je znamením sily - niečo, čo tvrdo-zadané Terminátor roboti by mali vziať na vedomie.