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
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...