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
«Цирк Шубикова» с бомбами: как в СССР создали «невозможный» авианосец
Самолеты атаковали противника, срываясь с летающей авиабазы. Это пытались сделать и США, и Германия, но получилось только у Советского Союза...
Медный парадокс: почему электричество никогда не придет в каждый дом
Эксперты считают, что развитие цивилизации уперлось в мощный геологический барьер. Кто виноват и как выходить из этой ситуации?...
Новое исследование: Христофор Колумб — вообще не тот, кем его считали историки
Ученые даже назвали подлинное имя великого мореплавателя...
Еще одна тайна Аркаима разгадана: ученые объяснили, почему древний город построен именно на этом месте
Оказалось, что наши далекие предки очень умело использовали природную инфраструктуру и обладали инженерными знаниями...
Что за звуки сводили с ума смотрителей маяков: тайна разгадана учеными
Эксперты из Института поиска внеземного разума говорят: новое открытие в буквальном смысле открыло им глаза и уши...
60 млрд Солнц в одной точке: что скрывает самая тяжелая пара черных дыр?
Секрет абсолютной пустоты, похоже, разгадан. Там нет вообще ничего: Ни пыли, ни газа, ни звезд...
Назад в будущее: почему Швеция запрещает смартфоны в школах и возвращается к бумажным учебникам?
По словам экспертов, отмена цифровизации сейчас происходит во многих странах. Неужели человечество одумалось и начинает выздоравливать?...
Трехметровые осетры и тайна древнего русского города: историки раскрыли, как появилась Старая Ладога
Ответы на многие вопросы дали… 67 000 костей. Иногда, чтобы распутать исторический детектив, надо заглядывать не в хроники, а в мусорные кучи...
В тени российского орла: сколько раз Петербург спасал Вашингтон от полной гибели?
Когда-то американцы клялись, что США будет дружить с Россией, покуда светят звезды. А сейчас делают вид, что не помнят...
4600-летний секрет «неубиваемости» Великой пирамиды раскрыт: все дело в специальных камерах
Древние инженеры опередили время на тысячелетия. Строение находится на своей частоте и гасит внешние вибрации...
Мы все «марсиане»: ученые доказали, что жизнь с Красной планеты могла долететь за несколько лет
Компьютерное моделирование подтвердило: бактерии способны пережить Великий перенос с Марса на Землю. И этот процесс может идти прямо сейчас...
СССР был первым в энергии ветра: что помешало стать лидером планеты?
Это был невероятный и прорывной проект советского конструктора Юрия Кондратюка. Того самого, по расчетам которого, американцы полетели на Луну...
«Печать Евы»: почему у этих женщин рождаются только девочки
Оказалось, что старые теории вообще не работают. Но есть две мутации, которые могут усилить друг друга...