Исследователи из Гарварда уже демонстрировали маленького робота-пчелу RoboBee, которая может взлетать с помощью двух крыльев. Важной проблемой при создании летающих ророботов подобного масштаба, является источник энергии: чтобы взлететь, роботу требуется затратить много энергии, а значит нужен источник энергии высокой мощности, для чего нужна большая батарея, которая ещё увеличивает вес робота, что снова приводит к потреблению ещё большей энергии.
Однако, [Sawyer B. Fuller] из Вашингтонского университета, создавший робота-муху RoboFly, которая получает энергию из лазерного луча, считает, что чтобы робот мог быть автономным и даже делать что-то полезное — достаточно вместо двух крыльев использовать четыре.
В роботе используется тот же тип пьезоэлектрических приводов, что и в RoboBee из Гарварда. При весе 143 миллиграмма (примерно столько же весит настоящая медоносная пчела), он способен поднимать ещё дополнительные 260 мг. Этого должно хватить и на датчики и на батарею (или суперконденсатор).
Как не трудно догадаться — дополнительную мощность дают два дополнительных крыла.
Ещё один плюс их использования — они значительно облегчает управление роботом.
Контроль полёта — это ещё одна проблема, с которой столкнулись разработчики двухкрылых роботов-насекомых. У микроробота с двумя крыльями очень трудно контролировать вращение (рыскание).
Использование четырёх крыльев позволяет управляться по трём осям вращения: рыскание, наклон и крен (yaw, pitch, roll).
Для этого используются различные комбинации скорости и амплитуды ударов крыла. Частота ударов крыла остается постоянной на уровне около 160 Гц, а амплитуда хода означает — насколько далеко вперёд и назад крыло движется с каждым ударом. Изменение скорости крыла означает более медленный, чем обычно, ход в одном направлении, за которым следует более быстрый, чем нормальный, ход в другом направлении, который сохраняет частоту на прежнем уровне, но допускает рыскание.
Но даже несмотря на такое управление по трём осям, управлять роботом стабильно всё равно непросто.
В дальнейшем, [Sawyer B. Fuller] планирует оснастить робота комплектом датчиков (гироскоп, акселерометр, датчик оптического потока, лазерный дальномер), микроконтроллером, повышающим преобразователем и суперконденсаторами.
По его оценкам, полный комплект датчиков будет весить около 200 мг, а система питания будет весить ещё около 260 мг. Чтобы преодолеть это препятствие и ещё больше увеличить грузоподъёмность — он хочет изменить ориентацию исполнительные механизмов, чтобы крылья могли использовать аэродинамику, как у больших жуков.
Статьи
Fuller S. B. Four Wings: An Insect-Sized Aerial Robot With Steering Ability and Payload Capacity for Autonomy //IEEE Robotics and Automation Letters. – 2019. – Т. 4. – №. 2. – С. 570-577.
Ссылки
For Micro Robot Insects, Four Wings May Be Better Than Two
По теме
RoboFly — робот-муха получает энергию из лазерного луча
Новая версия робота-пчелы RoboBee умеет выныривать из-под воды
Роботы-пчёлы из Гарварда не только летают, но и плавают
В Гарварде разрабатывают роботов-пчёл
Будущее микро-роботов за робо-оригами?