На сегодняшний день летающие роботы-насекомые всегда были связаны с землей. Потому что электроника, которая им нужна, чтобы их крошечные крылья трепетали, слишком тяжелая. Они были также слишком малы, чтобы использовать пропеллеры.
Теперь инженеры из Вашингтонского университета впервые обрезали шнур и добавили мозг, чтобы RoboFly мог самостоятельно делать первые удары крыла. Большой скачок для этого типа робота. Техническая задача - взмах крыльев: взмах крыльев - это энергоемкий процесс, и источник энергии, и контроллер, управляющий крыльями, слишком велики и громоздки, чтобы их можно было интегрировать в крошечного робота.
Картинная галерея
Например, предыдущее роботизированное насекомое Фуллера, RoboBee, имело поводок - ему давали энергию и контроль по проводам от пола. Но летающий робот должен уметь работать самостоятельно. Фуллер и его команда выбрали узкий, невидимый лазерный луч, который ведет их робота. Они направляют лазерный луч на фотоэлектрическую ячейку, которая подключается через RoboFly и преобразует лазерный свет в электричество.
RoboFly немного тяжелее зубочистки и использует собственный лазерный луч в качестве привода. Для этого используется крошечная бортовая схема, которая преобразует энергию лазера в ток, достаточный для работы лезвий. Однако один лазер не обеспечивает достаточного напряжения для перемещения крыльев. Поэтому команда разработала схему, которая увеличивает семь вольт, приходящих от фотоэлектрического элемента, до 240 вольт, необходимых для полета.
RoboFly самостоятельно контролирует свои крылья
Чтобы дать RoboFly контроль над своими крыльями, инженеры предоставили мозг: они добавили микроконтроллер в ту же схему. «Микроконтроллер ведет себя как настоящий мозг мухи, который сообщает мышцам крыла, когда стрелять», - говорит соавтор Викрам Айер, докторант факультета электротехники UW. «На RoboFly он приказывает крыльям« сильно ударить сейчас »или« не ударить ». В частности, контроллер посылает напряжение волнами, чтобы имитировать трепетание крыльев реального насекомого.
«RoboFly использует импульсы для формирования вала», - говорит Йоханнес Джеймс, ведущий автор и аспирант в области машиностроения. «Чтобы крылья быстро трепетали вперед, робот посылает серию импульсов в быстрой последовательности, а затем замедляет пульсацию при приближении к вершине волны. Если крылья развеваются в другом направлении, дело обстоит иначе ».
Чтобы сделать RoboFly беспроводным, инженеры разработали гибкую схему (см. Изображение 1 галереи изображений) с повышающим преобразователем, который увеличивает семь вольт, приходящих от фотоэлемента, до 240 вольт, необходимых для полета. Эта схема также имеет мозг микроконтроллера, который RoboFly может использовать для управления своими крыльями.
изобретатель
Hololenses и Lego Mindstorm номинированы на премию Европейского изобретателя
На данный момент RoboFly может только взлететь и приземлиться
Как только фотоэлемент находится за пределами прямой видимости лазера, у робота заканчивается энергия и земля. Но команда надеется, что скоро сможет управлять лазером, чтобы RoboFly мог парить и летать. «В то время как RoboFly в настоящее время работает от лазерного луча, в будущих версиях могут использоваться крошечные батареи или получать энергию от высокочастотных сигналов. Таким образом, их источник питания может быть модифицирован для конкретных задач », - говорит соавтор Шьям Голлакота.
Команда из Вашингтонского университета планирует представить свои результаты 23 мая на Международной конференции по робототехнике и автоматизации в Брисбене, Австралия.
Статья впервые появилась на нашем партнерском портале Elektronikpraxis.de.