Новый отвязанный летательный аппарат размером с насекомое

 


Исследователи из Toyota Central R&D Labs недавно создали воздушного робота размером с насекомое с хлопающими крыльями, работающего с использованием беспроводной радиочастотной технологии. Этот робот, представленный в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics, основан на радиочастотном приемнике мощности с замечательной плотностью отношения мощности к весу в 4900 Вт кг-1.


"Небольшие беспилотные летательные аппараты, как правило, имеют очень ограниченное время работы из-за их источникапитания", - сказал TechXplore Такаши Одзаки, один из исследователей, проводивших исследование. "Цель нашего недавнего исследования состояла в том, чтобы преодолеть это ограничение. В настоящее время бесконтактный источник питания с использованием электромагнитных волн был применен на практике в различных продуктах, но было неизвестно, в какой степени он может быть применен к небольшим летающим роботам".


Основной целью недавнего исследования Озаки и его коллег было питание летающего робота размером с насекомое с помощью бесконтактной технологии беспроводной зарядки. Робот, созданный исследователями, по существу состоит из хлопающего пьезоэлектрического привода, который питается от дипольной антенны 5 ГГц.


"Одной из ключевых особенностей нашего робота является высокоэффективное управление взмахами, которое достигается с использованием мощного монокристаллического пьезоэлектрического материала и компоновки с низкими потерями, когда два крыла обращены друг к другу, как хлопающие руки",-сказал Озаки. "Эта конструкция обеспечивает эффективность от мощности до веса, сравнимую с эффективностью живых насекомых".


Ключевой проблемой, с которой сталкиваются инженеры, пытающиеся создать миниатюрных роботов, является утечка тепла, вызванная потерями мощности. Чтобы преодолеть эту проблему, Озаки и его коллеги оптимизировали схему своего робота, обеспечив, чтобы компоненты, генерирующие тепло, не располагались близко друг к другу или рядом друг с другом.


Кроме того, исследователи использовали радиочастотный приемник питания с соотношением мощности к весу, которое значительно выше, чем у готовых литий-полимерных батарей аналогичной массы. Это значительно повысило эффективность и время работы робота.


"Я думаю, что наш самый важный вывод заключается в том, что схема субграммы может принимать и обрабатывать высокую мощность более 1 Вт на расстоянии с помощью радиочастотной волны",-сказал Одзаки. "Это говорит о том, что не только летающие роботы, но и различные другие приложения, требующие большой мощности при небольших размерах, могут быть реализованы без батарей".


Чтобы оценить эффективность их конструкции, Одзаки и его коллеги провели серию экспериментов. В ходе этих испытаний они смогли заставить робота размером с насекомое взлететь без проблем и без необходимости в батареях или проводах.


Робот, созданный этой командой исследователей, весит всего 1,8 г, таким образом, он более чем в 25 раз легче других радиочастотных микроразмерных транспортных средств, разработанных в прошлом. Таким образом, в будущем он может оказаться весьма ценным для выполнения сложных задач, связанных с проникновением в трещины, трубы или другие сильно ограниченные пространства.


"В этой статье мы успешно продемонстрировали взлет", - сказал Озаки. "Следующий шаг заключается в том, чтобы объединить эту технологию электропитания с управлением положением, чтобы этот робот зависал и свободно перемещался в воздухе. Мы считаем, что это технически возможно, так как нам уже удалось контролировать поведение робота с помощью проводного питания".

Обсудить:

0 comments:

Всегда рады услышать ваше мнение!