Робопчела из Гарварда выныривает из-под воды
Исследователи из Гарвардского университета представили новую версию робота-пчелы RoboBee, способной не только летать и плавать, но и самостоятельно выныривать из-под воды. RoboBee в 1000 раз легче любого предыдущего аэромобильного робота.
Когда робот плавает, часть воды собирается в электролитическую полость, где молекулы воды расщепляются на кислород и водород. Получаемый в результате этого газ выталкивает робота на поверхность.
Исследование описано в Science Robotics. Его возглавляла команда ученых из Гарвардской школы инженеров и прикладных наук Гарварда Джона А. Полсона (SEAS) и Института биологического вдохновения в Гарварде в Виссе.
Это первый микроробот, способный многократно перемещаться внутри и через сложные среды. Мы разработали новые механизмы, которые позволяют транспортному средству напрямую перейти от воды к воздуху, что выходит за рамки того, что природа может достичь в мире насекомых,
— сказал Юфэн Чен, который был аспирантом в Лаборатории микророботов в SEAS, когда проводилось исследование, и является первым автором статьи.
Проектирование миллиметрового робота, который перемещается под воду и обратно, имеет многочисленные проблемы. Во-первых, вода в 1000 раз плотнее воздуха, поэтому скорость взмаха крыла должна сильно варьироваться между двумя средами. Частота взмахов крыльев робота 220-300 герц в воздухе и от 9 до 13 герц в воде.
Еще одна серьезная проблема, с которой пришлось столкнуться команде: в миллиметровом масштабе поверхность воды как кирпичная стена. Поверхностное натяжение более чем в 10 раз превышает вес крошечного RoboBee и в три раза превышает его максимальный подъем.
Поверхностное натяжение воды удерживает робота вертикально, в то время как создаваемая роботом искра инициирует «микровзрыв», выталкивающий робота-пчелу вверх.
Как только RoboBee плывет к поверхности, электролитическая пластина в камере преобразует воду в кислородный водород, горючее газовое топливо.
Поскольку RoboBee имеет ограниченную грузоподъемность, он не может везти собственное топливо, поэтому нам пришлось придумать творческое решение для использования ресурсов из окружающей среды. Поверхностное натяжение — это то, что нам нужно преодолеть, чтобы выбраться из воды, но также это инструмент, который мы можем использовать во время процесса сбора газа,
— сказала Элизабет Фаррелл Хелблинг, аспирантка лаборатории микроробототехники и соавтор статьи.
Газ увеличивает плавучесть робота, выталкивает крылья из воды, а поплавки стабилизируют RoboBee на поверхности воды. Оттуда крошечный, новый искробератор внутри камеры зажигает газ, выталкивая RoboBee из воды. Робот всегда приземляется на ноги.
Исследователи считают, что такие роботы в будущем могут применяться при проведении спасательных операций и для исследования местности.
Источник: seas.harvard.edu.