Mikrofliere või miniatuurseid juhtmeta roboteid, mida kasutatakse arvukalt, kasutatakse tänapäeval mõnikord laiaulatuslikuks seireks ja seireks, näiteks keskkonna- või bioloogilistes uuringutes. Kuna lendajad võivad õhus hajuda, võivad nad pärast ühest kohast kukkumist levida, et katta suuri alasid, sealhulgas kohtades, kuhu juurdepääs on muidu raske. Lisaks on need väiksemad, kergemad ja odavam kasutusele võtta kui mitu drooni.
Üks väljakutseid tõhusamate mikroflierite loomisel on olnud energiatarbimise vähendamine. Washingtoni ülikooli (UW) ja Grenoble Alpesi ülikooli teadlased on näidanud, et üks viis seda teha on akust lahti saada. Jaapani paberivoltimiskunstist (origami) inspiratsiooni saades kujundasid nad programmeeritavad mikroflierid, mis võivad tuule käes hajuda ja muuta kuju elektroonilise käivitamise abil. See saavutatakse päikeseenergial töötava ajamiga, mis suudab toota kuni 200 millinewtonni jõudu 25 millisekundi jooksul.
"Mõelge nendele väikestele lendlehtedele kui anduriplatvormile keskkonnatingimuste, näiteks temperatuuri, valguse ja muude asjade mõõtmiseks."
-VIKRAM IYER, WASHINGTONI ÜLIKOOL
"Nende origami kujunduste puhul on lahe asi see, et oleme loonud viisi, kuidas need õhus kuju muuta, ilma akuvabalt," ütleb UW arvutiteadlane ja insener Vikram Iyer, üks autoreid. "See on üsna väike kujumuutus, kuid see tekitab kukkumiskäitumises väga dramaatilise muutuse, mis võimaldab meil saada kontrolli selle üle, kuidas need asjad lendavad."
Pööravad ja stabiilsed olekud: A) Origami mikroflier on trummeldatud olekus ja B) maandumisjärgne konfiguratsioon. Laskudes lendur õõtsub, tüüpilise kukkumismustriga, mis on kujutatud joonisel C. D) Origami mikrolendaja on siin oma stabiilses laskumisasendis. Lendajate maandumiskohtade valik E paljastab oma hajumise mustrid pärast emadroonist vabastamist.
See uurimus tugineb teadlaste varasemale tööle, mis avaldati 2022. aastal, demonstreerides andureid, mis võivad õhus hajuda nagu võililleseemned. Praeguse uuringu jaoks oli "eesmärk kasutada sadu neid andureid ja juhtida nende maandumist, et saavutada täpne kasutuselevõtt," ütleb kaasautor Shyamnath Gollakota, kes juhib WU mobiilse luure laborit. Mikroflierid, millest igaüks kaalub alla 500 milligrammi, suudavad kerge tuulega läbida peaaegu 100 meetrit ning edastada Bluetoothi kaudu juhtmevabalt andmeid õhurõhu ja temperatuuri kohta kuni 60 meetri kaugusele. Rühma tulemused avaldati sel kuul ajakirjas Science Roboticse.
Gollakota ütleb, et kahe origami oleku kukkumiskäitumise erinevuse avastamine oli äge, ütleb ta: "Kui see on tasane, on see peaaegu nagu leht, mis tuule käes loksub," ütleb ta. "Väga väike muutus lamedast väikeseks kumeruks [paneb] selle väga kontrollitud liikumisega langema nagu langevari." Ta lisab, et tiirlevas olekus ja külgtuule puhangutes saavutavad mikrolendajad kuni kolm korda suurema levimiskauguse kui stabiilses olekus.
See mikroflieri lähivõte paljastab selle ülaosas elektroonika ja vooluringid.
On olnud ka teisi origami-põhiseid süsteeme, milles on kasutatud näiteks mootoreid, elektrostaatilisi ajamid, kujumälu sulameid ja elektrotermilisi polümeere, kuid need ei lahendanud teadlaste ees seisvaid väljakutseid, ütleb Gollakota. Üks oli leida täiturmehhanismi vahel magus koht, mis on piisavalt tugev, et ei muudaks kuju ilma käivitamiseta, kuid samas piisavalt kerge, et hoida energiatarbimist madalal. Järgmisena pidi see maapinnale kukkudes andma kiire üleminekureaktsiooni. Lõpuks pidi ülemineku käivitamiseks pardal olema kerge energiasalvestuslahendus.
Mehhanismile, mida Gollakota kirjeldab kui "üsna tavapärast", kulus neil siiski aasta. Origami keskel on vars, mis koosneb solenoidmähist (mähis, mis toimib magnetina, kui vool seda läbib) ja kahest väikesest magnetist. Neli hingedega süsinikkiust varda kinnitavad varre konstruktsiooni servade külge. Kui solenoidmähisele rakendatakse vooluimpulssi, surub see magnetid üksteise poole, muutes konstruktsiooni oma alternatiivse kuju.
Gollakota ütleb, et selleks on vaja vaid väikest võimsust, mis on piisav selleks, et paigutada magnetid üksteisest õigesse kaugusesse, et magnetjõud töötaksid. Energia kogumiseks on hulk õhukesi ja kergeid päikesepatareisid, mis on salvestatud väikesesse kondensaatorisse. Ahel on valmistatud otse kokkupandaval origami konstruktsioonil ning sisaldab ka mikrokontrollerit, taimerit, Bluetooth-vastuvõtjat ning rõhu- ja temperatuuriandureid.
"Me saame programmeerida need asjad, et käivitada kujumuutus nende asjade põhjal - pärast kindlat aega, kui saadame sellele raadiosignaali või kõrgusel [või temperatuuril], mille see seade tuvastab," lisab Iyer. Origami struktuur on bistabiilne, mis tähendab, et see ei vaja pärast üleminekut kuju säilitamiseks energiat.
Teadlaste sõnul saab nende disaini laiendada, et lisada andureid mitmesuguste keskkonnaseire rakenduste jaoks. "Mõelge nendele väikestele lendlehtedele kui anduriplatvormile, et mõõta keskkonnatingimusi, nagu temperatuur, valgus ja muud asjad, [ja] kuidas need atmosfääris varieeruvad, " ütleb Iyer. Või saavad nad andureid kohapeal kasutusele võtta selliste asjade jaoks nagu digitaalne põllumajandus, kliimamuutustega seotud uuringud ja metsatulekahjude jälgimine.
Praeguses prototüübis muudavad mikrolendajad kuju ainult ühes suunas, kuid teadlased tahavad panna need mõlemas suunas liikuma, et saaksid kahte olekut vahetada ja trajektoori veelgi paremini juhtida. Samuti kujutavad nad ette mikrolendajate parve, kes suhtlevad üksteisega, kontrollivad oma käitumist ja organiseerivad ise, kuidas nad langevad ja hajuvad.
Artikkel on reprodutseeritud veebisaidil:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
Lisateabe saamiseks klõpsake alloleval lingil:
Robotid: sild, mis ühendab tehisintellekti füüsilise maailmaga
Reeman Robotics ja küberturvalisuse tulevik: vastus ICC küberrünnakule
Kas soovite rohkem teada robotite kohta:https://DeliveryRobotic.com/
robot,robootika,reeman,ai,saaterobot,autonoomne kohaletoimetamisrobot,tehas,käitlus,käsitsemisrobot,aagv-robot,roboti šassii,mobiilne robot,autonoomne mobiilne robot,mobiilroboti šassii,agv,AMR,AMR-robot,logistikarobot,käitlus robot, veoauto šassii, pakkide kohaletoimetamise robot, tehase kohaletoimetamisrobotid, töökoja materjalide kohaletoimetamise robotid, transpordirobot, porterrobot, toidukaupade kohaletoimetamise robot, kärurobot, osade kohaletoimetamise robot, laorobot, mehitamata kohaletoimetamine, dokumendi kohaletoimetamise robot, kulleri kohaletoimetamise robot, kontor kohaletoimetamisrobot, toidutöötlemistehas, digitaalne tehas, rõivatehas