Тема:

Роботы-животные 1 месяц назад

Сложнее, выше, быстрее: роботизированная летучая мышь расправляет крылья

На "скелет" механической летучей мыши натянута ультратонкая силиконовая мембрана, по своим свойствам приближенная к эластичной коже рукокрылых.
Фото Ramezani, Chung, Hutchinson, Sci. Robot. 2, eaal2505 (2017).

Если бы Бэтмен искал себе роботизированного напарника, его наверняка заинтересовала бы новая разработка американских учёных. Команда инженеров из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейн совместно с коллегами из Калифорнийского технологического института создала автономного летающего робота под названием Bat Bot, имитирующего летучую мышь.

Летающие роботы – не новинка в сфере новых технологий: конструкторы и до этого часто ориентировались на физику полёта различных существ. Однако вдохновляли их в основном птицы или насекомые. На этот раз учёные решили превзойти сами себя и создать робота, являющегося механическим аналогом рекордсмена по скорости полётов – летучей мыши.

Трудность такой задачи состоит в том, что полёт летучей мыши сымитировать гораздо сложнее. Эти животные задействуют более 40 активных и пассивных суставов в крыльях, а сам характер их полёта отличается большей изменчивостью и манёвренностью по сравнению с птицей или насекомым.

К слову, механическую летучую мышь уже пробовали создать в Швейцарии в 2015 году, однако это устройство не обладало такой ловкостью, которой удалось достичь американским инженерам.

Весит устройство всего 93 грамма, длина от головы до хвоста – чуть более 20 сантиметров, а взмах крыла занимает 1/10 секунды. Передвигается механическое рукокрылое благодаря микродвигателям, встроенным в "позвоночник".

Крылья Bat Bot максимально приближены к оригиналу, однако вместо нескольких десятков учёные ограничились девятью суставами в каждом крыле (5 активных и 4 пассивных). Их изготовили из лёгкого углеродного волокна (ширина крыла — 47 сантиметров). На "скелет" натянута ультратонкая (56 микрометров толщиной) силиконовая мембрана, по своим свойствам приближенная к эластичной коже рукокрылых. Благодаря ей крыло может менять форму, причём натяжение поверхности при движении сохраняется (это одна из отличительных особенностей летучих мышей), что положительным образом сказывается на аэродинамических свойствах.

Мягкий материал крыльев среди прочего безопасен для людей, в отличие от острых углов и лопастей обычных беспилотников, подчёркивают разработчики.

На каждом суставе Bat Bot установлен сенсор, который регистрирует его положение. Детекторы таким образом имитируют чувствительные клетки в коже крыльев летучих мышей. Как выяснили учёные, эти клетки помогают животному в полёте чувствовать потоки воздуха, обволакивающие крылья.

По словам разработчиков, устройство делает до 10 взмахов в секунду, развивая скорость до 19 километров в час при обычном полёте и до 48 километров в час в пике.

Первые испытания робот прошёл успешно: ему удалось выполнить резкие виражи и спикировать, как делают это летучие мыши во время охоты (и, как недавно выяснилось, рыбалки), а также перевернуться во время полёта вниз головой.

Теперь исследователи планируют научить Bat Bot приземляться вниз головой, цепляясь за опору – ещё одно характерное и удивительное свойство летучих мышей.

Как ожидается, устройству пригодится это умение, поскольку его можно будет использовать в самых разных сферах для мониторинга местности или разведки на опасных участках. Тогда, пожалуй, отличать от настоящей летучей мыши робота будет лишь равнодушие к охоте и преимущественно дневной "образ жизни".

 

Ещё несколько задач, которые планируют решить инженеры: "продление жизни" батареи робота, оснащение "глаз" камерами, а также создание более прочных электронных компонентов, чтобы устройство могло выдержать незначительные сбои в работе. Пока что, как признались разработчики, Bat Bot не готов для реального использования, поскольку может пролетать лишь порядка 30 метров и только в контролируемых условиях.

Кстати, соавтор исследования профессор Сет Хатчинсон (Seth Hutchinson) уверен, что миниатюрные летающие роботы в будущем найдут применение не только в поисково-спасательных операциях, но и станут помощниками людей в больших зданиях – к примеру, смогут доставлять лекарства в больничные палаты.

Подробнее разработку описывает научная статья, опубликованная в издании Science Robotics.

Сегодня