Roboty latające są zbyt małe, by używać śmigieł. W powietrzu trzepoczą więc swoimi maleńkimi skrzydłami. Niewielkie rozmiary urządzeń są korzystne: roboty te są tanie w produkcji i można je łatwo wsunąć w ciasne miejsca niedostępne dla dużych dronów.

Obecne latające robo-owady wciąż są przywiązane do ziemi. Elektronika potrzebna do zasilania i kontrolowania skrzydeł jest zbyt ciężka, aby te miniaturowe roboty mogły ją przenosić. Teraz inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego po raz pierwszy odcięli przewód i dodali mózg, pozwalając RoboFly'owi na wzięcie pierwszych niezależnych klap-skrzydeł. Może to być jedna mała klapa dla robota, ale jest to gigantyczny skok dla robotów.

RoboFly jest nieco cięższy niż wykałaczka i jest zasilany wiązką laserową. Wykorzystuje mały obwód na pokładzie, który zamienia energię lasera na energię elektryczną wystarczającą do obsługi skrzydeł.

- Wcześniej pojęcie latających robotów o rozmiarach owadzich było science fiction. Czy kiedykolwiek bylibyśmy w stanie sprawić, by roboty-owady działały bez konieczności używania drutu? Nasz nowy bezprzewodowy RoboFly pokazuje, że są one znacznie bliższe rzeczywistemu życiu - mów Sawyer Fuller, adiunkt w Wydziale Budowy Maszyn UW.

Wyzwaniem inżynieryjnym jest trzepotanie. Trzepotanie skrzydeł jest energochłonnym procesem, a zarówno źródło zasilania, jak i kontroler kierujący skrzydłami są zbyt duże i nieporęczne, aby mogły jeździć maleńkim robotem. Więc poprzedni robo-owad Fullera, RoboBee, miał smycz - otrzymał moc i kontrolę przez przewody z ziemi.
Ale latający robot powinien móc działać samodzielnie. Fuller i zespół postanowili użyć wąskiej niewidzialnej wiązki laserowej do zasilania robota. Wycelowali wiązkę lasera w ogniwo fotowoltaiczne, które jest przymocowane nad RoboFly i zamienia światło lasera na elektryczność.

- To był najskuteczniejszy sposób, aby szybko przekazać dużo mocy RoboFly bez zwiększania wagi - powiedział współautor Shyam Gollakota, profesor nadzwyczajny w Wyższej Szkole Informatyki i Inżynierii im. Paula G. Allena.

Mimo to sam laser nie zapewnia wystarczającego napięcia, aby przesunąć skrzydła. Dlatego zespół zaprojektował obwód, który pobudził siedem woltów wychodzących z ogniwa fotowoltaicznego do 240 woltów potrzebnych do lotu. Aby dać RoboFly kontrolę nad własnymi skrzydłami, inżynierowie dostarczyli mózg: dodali mikrokontroler do tego samego obwodu.

- Mikrokontroler działa jak mózg prawdziwej muchy, który mówi mięśniom skrzydłowym, kiedy należy pracować - powiedział współautor projektu Vikram Iyer , doktorant w Wydziale Elektrotechniki UW. - W RoboFly mówi skrzydłom takie rzeczy jak "klapa pracuje teraz" lub "nie klap”.

W szczególności kontroler wysyła napięcie falami, aby naśladować trzepot skrzydeł prawdziwego owada.

- Wykorzystuje impulsy do kształtowania fali - powiedział Johannes James, główny autor i doktorant inżynierii mechanicznej. - Aby skrzydła szybko się przesuwały do przodu, wysyła serię impulsów w krótkich odstępach czasu, a następnie spowalnia pulsowanie w miarę zbliżania się do wierzchołka fali. A potem robi to odwrotnie, aby skrzydła gładko opadały w innym kierunku.

Na razie RoboFly może wystartować i wylądować. Gdy jego ogniwo fotowoltaiczne znajduje się poza bezpośrednią linią wzroku lasera, robot traci moc i ląduje. Zespół ma jednak nadzieję, że wkrótce będzie mógł sterować laserem, aby RoboFly mógł unosić się i latać.

Podczas gdy RoboFly jest obecnie zasilany wiązką laserową, przyszłe wersje mogą zużywać maleńkie baterie lub pobierać energię z sygnałów o częstotliwości radiowej, powiedział Gollakota. W ten sposób ich źródło zasilania może zostać zmodyfikowane do określonych zadań.

Future RoboFlies może także oczekiwać bardziej zaawansowanych systemów do budowy mózgu i czujników, które pomagają robotom nawigować i wykonywać zadania samodzielnie, powiedział Fuller.

- Naprawdę chciałbym stworzyć taki, który wykryje wycieki metanu – powiedział - Możesz kupić pełną walizkę, otworzyć ją i będą latać wokół twojego budynku, szukając smug gazu wydobywającego się z nieszczelnych rur. Jeśli roboty te ułatwią znajdowanie wycieków, znacznie łatwiej będzie je załatać, co zmniejszy emisję gazów cieplarnianych.

Badania te zostały sfinansowane przez University of Washington i stypendium dla studentów Microsoft.

Źródło: University of Washington