Технології
Технології

Електролюмінесцентні м'язи перетворили крилатих дронів на світляків

Американські інженери надихнулися прикладом світляків, яким світіння у темряві допомагає комунікувати, та розробили крилатих дронів, яких підсвічує махання крил у польоті. Півграмові орнітоптери махають крилами з на штучних м'язах з електролюмінесцентними частинками, а створюване світло допомагає їм оцінювати як своє положення, так і положення дронів поруч. Свою ідею вчені представили у статті, опублікованій у журналі IEEE Robotics and Automation Letters.

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Команда інженерів з Массачусетського технологічного інституту, натхненна прикладом комах, розробляє свій варіант мікролітальних апаратів (MAV), які складаються з чотирьох крилатих роботів. Їхня ідея полягає у тому, що якщо літальний робот важить майже як джміль, то для нього не лише буде менше перешкод у польотах з огляду на масштаб, а і він сам буде більш захищеним від пошкоджень, адже буде більш маневровим. Подібно тому, як плодова мушка може за 40 мілісекунд перевернутися, щоб приземлитися на стелю, такий робот може зробити сальто, всього за 0,16 секунди.

Існує багато підходів, щоб забезпечити політ таким маленьким роботам, оминаючи складні конструкції з електроприводів. І у роботі вчених робота здіймає у повітря чотири крилатих модулі вагою трохи більше ста міліграмів, які махають своїми м'якими еластомірними крилами під дією напруги зі швидкістю майже 500 разів на секунду. Вони разом утворюють 665-грамовий планер, який здатний розвивати швидкість підйому до 70 сантиметрів на секунду.

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Втім, у своїй новій роботі вчені продемонстрували, що їхня конструкція крил придатна не лише для того, щоб забезпечувати політ, а і щоб забезпечувати таким роботам навігацію. Тому вони додали до діелектричного еластоміру в крилах електролюмінесцентні частинки з сульфіду цинку. Під час польоту всередині приводів робота генерується високочастотне електричне поле напруженістю понад 40 вольт на мікрометр. Це і змушує частинки випромінювати світло, яке безперешкодно проходить крізь електроди з прозорих вуглецевих нанотрубок. Щоб засвітитися, роботу потрібно всього на три відсотки більше енергії, ніж він зазвичай використовує для польоту.

І тепер, замість того, щоб відстежувати положення таких роботів за датчиками для інфрачервоних камер, достатньо звичайної камери смартфона. Алгоритми виявлятимуть світло, а для різних дронів його можна буде зробити різного кольору, і так відстежуватимуть положення кожного окремо у рої, плануючи їхній рух. Крім того, такий простий спосіб підсвітити роботів дає можливість використовувати їх самих, наприклад, як вказівники у пошуково-рятувальних операціях.

Massachusetts Institute of Technology (MIT) / YouTube

Світло не вперше використовують для координації роботів. Наприклад, роботизовані рибки також розібралися із рухом в акваріумів, орієнтуючись на вогні від сусідніх риб.

Придумане комахами

🐞 Дрон-планер отримав додаткові надкрила, конструкцію яких підгледіли у сонечок. Вони допомогли йому перевернутися після падіння догори дриґом

🪲 Крила жука-носорога виявилися настільки ефективною конструкцією, що з ними крилатий дрон витримав зіткнення у польоті

🦋 А антена метелика бражника тютюнового допомогла дрону винюхати джерело запахів


Фото в анонсі: Suhan Kim et al. / IEEE Robotics and Automation Letters, 2022