Кращі дрони: як комахи навчили швейцарських вчених побудувати кращий дрон

Ви могли б бути прощені, думаючи, що найжорсткіший, найміцніший робот буде якийсь ультра-жорсткий, металевий сплав, подібний до Термінатора, але іноді м'який і гнучкий спосіб.

Цього тижня інженери в Школі політехнічного університету в Лозанні (EPFL) у Швейцарії опублікували результати своїх зусиль, щоб зробити справжній акуратний, гнучкий гул quadcopter у журналі. Наука робототехніки.

Як і все більша кількість мікророботів, які зараз знаходяться на стадії розробки, ці дрони також запозичують деякі з своїх елементів дизайну з легкої складеної архітектури орігамі. Але, кажуть дослідники Обернено, з однією ключовою відмінністю: дизайн, новий композит, який є достатньо гнучким для поглинання пошкоджень, але достатньо жорстким, щоб залишатися аеродинамічним, і був натхненний властивостями крил комах.

"Більшість структур оригамі виготовляються з жорстких ламінованих матеріалів і жорстких з'єднань (тобто нерозтяжних з'єднань з поліімідів або нейлону), що призводить до обмежень", - говорить Стефано Мінтчев, докторський дослідник у Політехнічній федеральному залі (EPFL) у Швейцарії. "Жорсткий оригам є крихким, схильним до розриву і легко виходить з ладу при перевантаженні під час зіткнень".

Чжи Ерн Тео, непідготовлений інженер-механік Гарвардського університету, який розробив власні мікророботи, орієнтовані на орігамі Обернено він був вражений роботою команди Лозани.

"Оскільки лонжерон головного крила повністю жорсткий, коли він потрапляє на перешкоду, крило може зламатися", пояснює Тео. "Те, що вони зробили з приводу адаптації" порогової сили "- порога, при якому відбувається перехід від жорсткого до м'якого - я думаю, що це дуже важливо для структур, які повинні протистояти впливу."

Основою інновації швейцарської групи є розтягнутий еластичний шар, начебто гумка, яка відчайдушно хоче повернутися назад у форму. Цей шар потім оточують і приклеюють до більш жорсткого, сегментованого екзоскелету. Це подібно до однієї з тих дерев'яних маріонеток, які відкидаються і руйнуються, коли ви розпускаєте рядок у них. При ударі дрон згинається в сегментованих суглобах, розтягуючи еластичний шар. Потім воно повертається у форму, готову продовжувати літати.

Звичайно, будівництво теж не може бути занадто гнучким, і висновок про те, що тонкий баланс полягає в тому, куди прийшла експертна експертиза команди EPFL.

«Якщо порогова сила занадто низька, - каже Техо, - квадрокоптер не зможе зняти, чи не так? Тому що в момент, коли ви вмикаєте повну тягу, тяга руйнує структуру."

Можна собі уявити, що відбувається багато речей: гвинти можуть врізатися один в одного; вони могли намалювати крила в окремих напрямках, в основному малюючи і розбиваючи дрон. Було б, бути відвертим, безладдям. Виявлення правильної міцності на розрив, тобто поріг, при якому бажане вигин, вважає Минчев.

«Виклик стратегічного пошиття жорсткості і м'якості складних конструкцій освоєний комахами», - каже Мінчев. "Їх розвинені крила оригамі складаються з жорстких плиток кутикули, з'єднаних через м'які суглоби resilin."

Минчев і група бачать інші додатки для цієї конструкції теж, включаючи більш гнучкі механізми захоплення, які вони вже побудували прототипом.

Деякі з переваг цього дизайну включають зчеплення, яке менш імовірно порушить щось крихке, що він намагається підняти, і зчеплення, яке не вдасться підняти щось поза його можливостями (лише для того, щоб ризикнути його пізніше).

"Нинішня тенденція в робототехніці полягає у створенні більш м'яких роботів", - вважає Даріо Флореано, директор лабораторії інтелектуальних систем EPFL, а також інший співавтор на новому папері, "який може адаптуватися до даної функції і безпечно працювати поряд з людьми."

Бути ніжним, по-своєму, - це ознака сили - те, про що повинні враховувати робота-термінатора.