Какими бы хорошими ни были наши человеческие дизайнерские замыслы, эволюция начала с опережением в 4 миллиарда лет, так что нет ничего постыдного в том, чтобы скопировать домашнюю работу Матери-природы. Инженеры из Бристольского университета сделали именно это — и даже улучшили — разработав крошечного летающего робота, который машет крыльями более эффективно, чем насекомое, используя уникальный электростатический механизм типа «молнии».
Дроны, вдохновленные птицами и насекомыми, летают уже много лет, как дроны Гарвардского университета RoboBee или DelFly Nimble. Но хотя они способны на изящные воздушные маневры, они обычно взмахивают крыльями с помощью сложных систем передачи, таких как шестерни и моторы.
В новом дроне команды Бристольского университета используется система искусственных мышц, которую они называют приводом типа «молнии» с жидкостным усилением (liquid-amplified zipping actuator, LAZA), который не требует механической передачи. Каждое из крыльев дрона размером со стрекозу состоит из электрода, торчащего между двумя меньшими электродами у основания. Высокое напряжение подается через каждый из основных электродов в чередующемся порядке, притягивая электрод-крыло к каждому по очереди. Если делать это достаточно быстро, то получится колебательное взмахивающее движение, которое усиливается жидким диэлектриком между электродами.
«С LAZA, мы прикладываем электростатические силы непосредственно к крылу, а не через сложную, неэффективную систему передачи», — сказал Тим Хелпс, ведущий автор исследования. «Это приводит к повышению производительности, упрощению конструкции и открывает доступ к новому классу недорогих и легких летающих микролетательных аппаратов для будущих приложений, таких как автономная инспекция морских ветряных турбин».
Команда говорит, что система LAZA позволяет пользователям точно контролировать частоту и амплитуду взмахов крыльев и может обеспечить большую мощность, чем летательные мышцы млекопитающих или насекомых того же размера. В ходе испытаний, дрон смог пролететь через комнату со скоростью около 2,5 км/ч (до 0.71 м/с), или 18 длин тела в секунду. Его взмахи крыльев длились более миллиона циклов без снижения производительности, демонстрируя, что он должен быть в состоянии летать на большие расстояния.
Команда говорит, что система LAZA может в конечном итоге привести к созданию более мелких и шустрых дронов, которые можно будет использовать для мониторинга окружающей среды, разведки, поиска и спасения, или даже для опыления растений.
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics. Взмахивающий крыльями дрон можно увидеть в действии на видео ниже.
Источник: University of Bristol
