Тема:

Физика полётов животных 2 месяца назад

Насекомые помогут создавать беспилотники, которые продолжат полёт даже после поломки

Понимание физики полётов насекомых пригодится инженерам при создании дронов.
Фото Pexels/pixabay.com.

Инженеры, создавая беспилотные летательные аппараты, ориентируются в основном на физику полёта птиц (что, как оказалось, не всегда оправданно), однако большинство насекомых превосходят пернатых в различных техниках полёта.

Именно насекомые вдохновляют конструкторов на создание роботов, способных садиться на листья, а также ползать по стенам. Теперь же учёные одарили дронов ещё одним навыком: устройства нового поколения будут способны продолжать полёт даже при поломке или потере антенны (что раньше привело бы к сбою работы системы).

Новые устройства имитируют полёты плодовых мушек дрозофил, которые могут летать даже после потери конечности. Чтобы раскрыть секрет насекомых, учёные поместили мух с подстриженными крыльями в аэродинамическую трубу и записывали с помощью высокоскоростных камер их перемещения, а затем проанализировали полёты и создали на основе полученных данных симуляторы движения крыльев насекомых.

Далее команда запрограммировала роботизированную муху, чтобы та смогла имитировать полёты с различными степенями повреждения крыльев, и это помогло понять, как в той или иной ситуации (в зависимости от "поломки") летала бы обычная живая дрозофила.

"Мы не можем попросить насекомое с частично повреждённым крылом полететь быстрее или изменить траекторию, но мы можем обратиться с той же просьбой к роботу", — поясняет соавтор исследования Флориан Мёйрес (Florian Muijres) из Вагенингенского университета (Нидерланды).

Учёные создали прототип летающего аппарата с размахом крыльев в 50 сантиметров. Чтобы сохранить аэродинамические характеристики – соотношение между размерами крыла и плотностью окружающей среды, как если бы обычная мушка летала в воздухе, им пришлось поместить дрон в минеральное масло. То есть, по сути, искусственная муха не летала, а плыла, передвигая крыльями. Такие "масляные заплывы" помогли учёным лучше понять природные особенности насекомых. Эти данные в дальнейшем помогут при разработке летающих роботов. Согласно статье, опубликованной в издании Interface Focus, беспилотные аппараты, летающие по новому алгоритму, смогут продолжать движение даже после поломки или аварии.

В том же издании вышла ещё одна статья, рассказывающая, как улучшить стабильность полётов беспилотников. Американские учёные в ходе своей научной работы исследовали полёты шмелей. По словам одного из авторов изыскания Джеймса Кралла (James Crall) из Гарварда, шмели по своим "техническим" свойствам сравнимы с танкерами. Они способны двигаться вперёд даже при очень сильном ветре, перемещая крылья быстрее остальных насекомых и, более того, разворачивая их под разными углами. Кроме того, эти насекомые могут покорять рекордные высоты .

В ходе экспериментов учёные в течение двух недель наблюдали за полётами шмелей в естественных условиях, а затем в аэродинамической трубе, изменяя силу и направление ветра. Шмели, как выяснилось, сохраняют скорость своего полёта даже при сильном ветре, увеличивая интенсивность и частоту взмахов крыльями.

По мнению инженеров, понимание свойств полётов шмелей (а именно того, как им удаётся сохранять "устойчивость" тела в полёте) будет также полезно при создании дронов.

Планируется, что эта работа будет продолжена. Инженеры будут искусственно воссоздавать природные условия полётов: доминирующие встречные потоки воздуха и так называемые локальные (в естественной среде последние создают, например, ветви деревьев).

Добавим, что ранее учёные продемонстрировали ещё один пример создания роботов с природными свойствами насекомых: сжимаемый аппарат, способный подобно таракану протискиваться сквозь почти любые щели.

Сегодня