Kolekcje

RoboBee leci uwolniony po raz pierwszy, jest to najlżejszy pojazd, jaki kiedykolwiek to zrobił

RoboBee leci uwolniony po raz pierwszy, jest to najlżejszy pojazd, jaki kiedykolwiek to zrobił

Było to rekordowe osiągnięcie, naukowcy z Harvardu po raz pierwszy polecieli swoim mikrorobotem RoboBee bez uwięzi, dzięki czemu sprzed dziesięcioleci robot jest najlżejszą maszyną, jaka kiedykolwiek dokonała tego wyczynu.

RoboBee po raz pierwszy leci samodzielnie

Zgodnie z nowym artykułem opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie, inżynierowie z Uniwersytetu Harvarda po raz pierwszy polecieli swoim wieloletnim robotem Robobee bez uwięzi. Natura.

POWIĄZANE: UCZ SIĘ TWORZYĆ ROBOTY BEZ WIEDZY, JAK KODOWAĆ

Harvard habilitowany Noah Jafferis, również główny autor dzisiejszej pracy, oraz dr Harvard Ph.D. kandydatka i współautorka, Elizabeth Farrell Helbling pracowała nad projektem RoboBee przez około sześć lat, kiedy w sierpniu zeszłego roku włączyła światła halogenowe o wysokiej intensywności, które dały ogniwom fotowoltaicznym RoboBee energię potrzebną do osiągnięcia historycznego lotu.

„Jest to wynik, który powstawał przez kilka dziesięcioleci” - powiedział główny badacz projektu RoboBee Robert Wood, profesor inżynierii i nauk stosowanych w Charles River w Harvard's School of Engineering and Applied Sciences.

Wyzwanie dla zespołu Harvardu jest znane w każdym projekcie inżynieryjnym, ale szczególnie w przypadku robotyki: zrównoważenie ciężaru maszyny z komponentami, które ją zasilają, niezależnie od tego, czy jest to bateria czy panel fotowoltaiczny.

Wyzwanie to zdominuje prawie każde inne, gdy zejdziesz do skali robotów ważących mniej niż 500 miligramów, dziedzina znana jako mikrorobotyka. W tej skali najlżejsze obecnie dostępne akumulatory pochłonęłyby ponad połowę tego ciężaru, przez co siłowniki przekształcające energię z akumulatora w energię kinetyczną, która porusza robota, są zbyt słabe, aby były skuteczne.

Tymczasem ogniwa fotowoltaiczne nie ważą prawie tak dużo, ale mniejsze ogniwa fotowoltaiczne są nadal ograniczone pod względem ilości energii, którą mogą wyprodukować, i jak dotąd nie były w stanie wygenerować liczby miliwatów potrzebnych do zasilania siłowników skrzydeł dla RoboBee. Oznacza to, że do tej pory RoboBee musiał być przywiązany do zewnętrznego źródła zasilania, aby latać.

Lot wymaga dużej mocy

„Napędzanie lotu jest czymś w rodzaju Catch-22, ponieważ kompromis między masą a mocą staje się niezwykle problematyczny w małych skalach, gdzie lot jest z natury nieefektywny” - powiedział Wood. „Nie pomaga to, że nawet najmniejsze dostępne na rynku akumulatory ważą znacznie więcej niż robot”.

W rezultacie wydawało się, że niewiele więcej można by poprawić pod względem wytwarzania energii. Korzystając z szeregu najmniejszych dostępnych w handlu ogniw słonecznych, o wadze około 10 miligramów każdy, naukowcy z Harvardu musieli znaleźć sposób, aby jak najlepiej je wykorzystać. Nawet w najbardziej intensywnym świetle słonecznym komórki te dostarczały tylko 0,76 miliwatów na miligram mocy.

Tak więc zespół wrócił i zaczął wprowadzać kilka poważnych zmian w konstrukcji RoboBee, w tym ważne dodanie drugiego zestawu skrzydeł. Nowy RoboBee X-Wing, jak naukowcy zaczęli nazywać nowy projekt, okazał się znacznie potężniejszy niż jego poprzednicy.

„Zmiana z dwóch na cztery skrzydła” - powiedział Jafferis - „wraz z mniej widocznymi zmianami w siłowniku i przełożeniu przekładni sprawiła, że ​​pojazd stał się bardziej wydajny, zwiększył siłę nośną i pozwoliło nam umieścić wszystko, czego potrzebowaliśmy, na pokładzie bez użycia więcej mocy."

Ważąc łącznie zaledwie 259 miligramów - około jednej czwartej zwykłego spinacza - naukowcy byli w stanie użyć żarówek halogenowych o dużej intensywności, aby zapewnić RoboBee X-Wing moc potrzebną do uniesienia się i osiągnięcia długotrwałego lotu. , zgodnie z ich artykułem. Przy 120 miliwatów moc potrzebna RoboBee X-Wing nie wystarczy nawet do zasilenia pojedynczej żarówki na ciągu lampek choinkowych, ale nadal jest to trzy razy więcej mocy, niż ich układ słoneczny mógłby wytworzyć w najbardziej intensywnym świetle słonecznym . W związku z tym RoboBee, nie będąc uwięzionym od zewnętrznego źródła zasilania, chwilowo utknął pod sztucznym światłem w laboratorium.

Mikrorobotowi brakuje również jakichkolwiek mechanizmów kontrolnych na pokładzie, więc chociaż może utrzymać lot, nie może kontrolować, dokąd zmierza. To i inne wyzwania pozostają dla zespołu RoboBee, ale po dziesięciu latach konieczności podłączenia go, aby w ogóle działał, zespół nadal pokonał główną przeszkodę.

„W trakcie realizacji tego projektu kolejno opracowywaliśmy rozwiązania trudnych problemów, takich jak tworzenie złożonych urządzeń w skali milimetrowej, tworzenie wydajnych sztucznych mięśni w skali milimetra, projekty inspirowane biologicznie oraz nowatorskie czujniki i strategie sterowania lotem, - powiedział Wood. „Teraz, gdy pojawiają się rozwiązania w zakresie zasilania, następnym krokiem jest sterowanie na pokładzie”.

Krótko mówiąc, inżynieria w dowolnej skali to niekończący się proces iteracyjnych ulepszeń, które rozwiązują jedno wyzwanie na raz, a RoboBee nie jest inny.

„Kiedy widzisz inżynierię w filmach, jeśli coś nie działa, ludzie raz lub dwa hakują to i nagle to działa. Prawdziwa nauka nie jest taka” - powiedział Helbling. „Zajęliśmy się tym problemem w każdy możliwy sposób, aby w końcu osiągnąć to, co zrobiliśmy. W końcu jest to dość ekscytujące”.


Obejrzyj wideo: Oto najlepsze auta 2020 - nowe i używane. Podsumowanie roku + bonus! (Styczeń 2022).