Робота-пчелу с трудом научили летать во всех направлениях
Исследователи из Университета штата Вашингтон (WSU) разработали роботизированную пчелу, которая может летать «по-всякому». Благодаря четырём крыльям из углеродного волокна и лавсана, а также четырём приводам для управления каждым крылом, прототип Bee ++ стал первым стабильно летающим во всех направлениях роботом. Робопчела даже способна на такое хитрое движение, которое авиаторы называют рысканием. При этом у Bee ++ шесть полноценных типов воздушных манёвров, как у настоящих летающих насекомых.
Исследователи сообщили об успехе в журнале IEEE Transactions on Robotics. Достижение состоялось под руководством Нестора Переса-Арансибиа, профессора в Школе механики и материаловедения WSU.
Перес-Арансибиа рассказал, что учёные пытались разработать искусственных летающих насекомых вот уже более 30 лет. Естественно, не ради чистой науки. Робопчёл можно будет использовать для искусственного опыления, поисково-спасательных работ в труднодоступных местах, биологических исследованиях и для мониторинга окружающей среды, в том числе в опасных условиях.
Но для того, чтобы крошечные роботы взлетали и приземлялись, потребовалась разработка контроллеров, которые «думают», как мозг реального насекомого.
Первоначально инженеры создали робота-пчелу с двумя крыльями, но он был неуклюж. А в 2019 году Перес-Арансибиа и двое его аспирантов впервые построили достаточно лёгкого для взлёта четырёхкрылого робота. Одной из первых задач стали два манёвра, известных как тангаж (качка) и крен. Для этого требовалось создавать крутящий момент, который вращает робота вокруг его двух основных горизонтальных осей. Ради тангажа исследователи научили устройство махать передними крыльями иначе, чем задними. А для крена — правыми крыльями махать иначе, чем левыми.
Но также очень важно было контролировать такой сложный воздушный трюк, как рыскание — это угловые движения воздушного судна относительно вертикальной оси. Без этого роботы выходят из-под контроля, не в состоянии задерживаться в нужной точке, а затем падают. Иными словами, если настоящая пчела не сможет контролировать своё рыскание, то будет без толку крутиться вокруг цветка, а нектара не наберёт.
В числе необходимых лётных манёвров для нормальной работы роботов-летунов — также уклонение и следование за объектом. Профессор рассказал, что изобретатели осознавали теорию, но в течение многих лет им не удавалось осуществить рыскание на практике.
Чтобы заставить робота вращаться нужным образом, исследователи взяли пример с насекомых и приделали крылья так, чтобы они махали в наклонной плоскости. А также увеличили количество взмахов крыльев своего робота со 100 раз в секунду до 160 раз.
— Нестор Перес-Арансибиа, профессор в Школе механики и материаловедения WSU.
При весе в 95 миллиграммов и размахе крыльев в 33 мм Bee ++ по-прежнему крупнее настоящих пчёл, которые весят около 10 мг. И в отличие от настоящих насекомых робот может летать автономно только около пяти минут, так что для опытов он запитан от кабеля.
Исследователи также заняты разработкой других роботов-насекомых, включая ползающих и водомерок.
Исследователи сообщили об успехе в журнале IEEE Transactions on Robotics. Достижение состоялось под руководством Нестора Переса-Арансибиа, профессора в Школе механики и материаловедения WSU.
Перес-Арансибиа рассказал, что учёные пытались разработать искусственных летающих насекомых вот уже более 30 лет. Естественно, не ради чистой науки. Робопчёл можно будет использовать для искусственного опыления, поисково-спасательных работ в труднодоступных местах, биологических исследованиях и для мониторинга окружающей среды, в том числе в опасных условиях.
Но для того, чтобы крошечные роботы взлетали и приземлялись, потребовалась разработка контроллеров, которые «думают», как мозг реального насекомого.
Первоначально инженеры создали робота-пчелу с двумя крыльями, но он был неуклюж. А в 2019 году Перес-Арансибиа и двое его аспирантов впервые построили достаточно лёгкого для взлёта четырёхкрылого робота. Одной из первых задач стали два манёвра, известных как тангаж (качка) и крен. Для этого требовалось создавать крутящий момент, который вращает робота вокруг его двух основных горизонтальных осей. Ради тангажа исследователи научили устройство махать передними крыльями иначе, чем задними. А для крена — правыми крыльями махать иначе, чем левыми.
Но также очень важно было контролировать такой сложный воздушный трюк, как рыскание — это угловые движения воздушного судна относительно вертикальной оси. Без этого роботы выходят из-под контроля, не в состоянии задерживаться в нужной точке, а затем падают. Иными словами, если настоящая пчела не сможет контролировать своё рыскание, то будет без толку крутиться вокруг цветка, а нектара не наберёт.
В числе необходимых лётных манёвров для нормальной работы роботов-летунов — также уклонение и следование за объектом. Профессор рассказал, что изобретатели осознавали теорию, но в течение многих лет им не удавалось осуществить рыскание на практике.
Чтобы заставить робота вращаться нужным образом, исследователи взяли пример с насекомых и приделали крылья так, чтобы они махали в наклонной плоскости. А также увеличили количество взмахов крыльев своего робота со 100 раз в секунду до 160 раз.
Но физический дизайн робота был только частью решения. Мы также изобрели новый контроллер — это «мозг», который говорит роботу, что делать
— Нестор Перес-Арансибиа, профессор в Школе механики и материаловедения WSU.
При весе в 95 миллиграммов и размахе крыльев в 33 мм Bee ++ по-прежнему крупнее настоящих пчёл, которые весят около 10 мг. И в отличие от настоящих насекомых робот может летать автономно только около пяти минут, так что для опытов он запитан от кабеля.
Исследователи также заняты разработкой других роботов-насекомых, включая ползающих и водомерок.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/m9lLO1QpdcE
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Секрет 14-го моря России: куда оно пропало и почему о нем снова заговорили?
Эксперты напоминают: Кроме Печорского, у России есть и 15-е «забытое» море, и оно тоже возвращается на карты...
Главная тайна Черного моря разгадана: Ученые рассказали, почему там на дне очень прозрачная пресная вода
Чтобы найти ответ, исследователям пришлось заглянуть на 8 тысяч лет назад...
Золотой колокольчик из Эрмитажа: почему Владимир Путин запретил выставлять этот артефакт за границей?
Сколько сокровищ потеряла Россия в последнее время, пока не поняла, что договоры с Западом не стоят даже бумаги, на которой написаны?...
3500-летние рисунки на камнях российского острова Вайгач грозят переписать древнюю историю Арктики
Ученые рассказали, кем были мореходы из забытой цивилизации Русского Севера...
Операция «Байконур»: как СССР дерзко и красиво долгие годы водил за нос весь Запад
С какого космодрома на самом деле стартовал Юрий Гагарин?...
Ученые рассказали, какой фрукт подчинил себе весь Китай
Как продукт с очень специфическим запахом стал управлять дипломатией и экономикой Юго-Восточной Азии?...
Она нам больше не праматерь! Почему легендарную Люси могут «изгнать» из числа наших предков?
Ведущие антропологи мира схлестнулись в настоящей войне. Кто же окажется победителем?...
Американский авиалайнер резко рухнул на 7000 метров: эксперты считают виновником сбоя космические лучи из глубин Галактики
В этот раз катастрофа не произошла, но под угрозой электроника самолетов, космических аппаратов и даже автомобилей. Почему так происходит?...
Забытые истории: где искать потерянные русские города?
Последний языческий город, почему Тмутаракань — головная боль археологов и что не так со Старой Рязанью...
Главная тайна Аркаима: что спасло самый древний город на территории России от полного уничтожения?
Почему эксперты считают, что в этом месте «текут» две параллельные реальности?...
Наука в корне ошибалась: на Титане нет огромного океана, вместо этого он пронизан «слякотными туннелями»
Почему ученые уверены, что новое открытие только увеличивает шансы на нахождение жизни на крупнейшем спутнике Сатурна?...