Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον και στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις Urbana-Champaign έχουν αναπτηγμένος νέα ιπτάμενα ρομπότ σε κλίμακα εντόμων που χρησιμοποιούν μια προσέγγιση ολίσθησης εμπνευσμένη από την ακρίδα, αντιμετωπίζοντας πιθανώς τους επίμονους περιορισμούς ισχύος σε μικροσκοπικά ρομπότ.
Έρευνα που δημοσιεύτηκε στις 7 Ιανουαρίου στο Journal of the Royal Society Interface έδειξε ότι τα φτερά εμπνευσμένα από ακρίδα θα μπορούσαν να επιτρέψουν στα μικροσκοπικά ρομπότ να εναλλάσσονται μεταξύ ενεργοβόρου πτερυγισμού και ολίσθησης εξοικονόμησης ενέργειας. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα περισσότερα υπάρχοντα ιπτάμενα ρομπότ σε κλίμακα εντόμων, τα οποία μιμούνται τις μέλισσες ή τις μύγες και βασίζονται στο συνεχές χτύπημα των φτερών, οδηγώντας σε ταχεία εξάντληση της μπαταρίας λόγω υψηλών ενεργειακών απαιτήσεων σε μικρές κλίμακες.
Η συνεργασία ξεκίνησε με μελέτες πεδίου Αμερικανών ακρίδων για την ανάλυση της μηχανικής πτήσης τους. Οι ερευνητές εστίασαν στα πίσω φτερά του Schistocerca americanaσημειώνοντας έναν μηχανισμό αναδίπλωσης τύπου ακορντεόν για ανάσυρση κατά την κινητικότητα στο έδαφος και ανάπτυξη για πτήση. Ο Aimy Wissa, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής στο Πρίνστον και ο κύριος ερευνητής της μελέτης, δήλωσε: “Η ολίσθηση είναι ένας τρόπος φθηνής πτήσης. Όταν θέλουμε να παράγουμε ώθηση, χτυπάμε. Όταν θέλουμε να εξοικονομήσουμε ενέργεια, αναπτύσσουμε πλήρως τα φτερά και γλιστράμε.”
Η ομάδα χρησιμοποίησε αξονικές τομογραφίες για να καταγράψει τη γεωμετρία των φτερών της ακρίδας και στη συνέχεια μετέτρεψε αυτές τις σαρώσεις σε τρισδιάστατα εκτυπώσιμα σχέδια. Εκτύπωσαν φτερά μοντέλου, με πλάτος μεταξύ 2 και 4 ιντσών, και δοκίμασαν την αεροδυναμική τους απόδοση σε ένα κανάλι νερού προτού πραγματοποιήσουν πειράματα πτήσης στο Εργαστήριο Ρομποτικής του Πρίνστον.
Απροσδόκητα, ενώ οι φυσικές αυλακώσεις των φτερών – αιχμηρές ράχες – υποβοηθούσαν την ανύψωση, τα λεία φτερά έδειξαν βελτιωμένη απόδοση ολίσθησης. Ο Wissa πρότεινε ότι οι αυλακώσεις μπορεί να έχουν εξελιχθεί για άλλες λειτουργίες, όπως το δίπλωμα των φτερών ή η διαχείριση απότομων γωνιών πτήσης. Χρησιμοποιώντας προηγμένες κάμερες λήψης κίνησης, οι ερευνητές παρατήρησαν τα εμπνευσμένα από ακρίδα ανεμόπτερα τους να αποδίδουν συγκρίσιμα με τα πραγματικά ακρίδα. Ο Paul Lee, μεταπτυχιακός φοιτητής του Πρίνστον και επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας, είπε ότι το σχέδιο φτερών σε στυλ ακορντεόν προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα έντομα, σημειώνοντας: «Τα φτερά της λιβελλούλης βγαίνουν πάντα ευθεία και τα φτερά της πεταλούδας μπορούν να διπλωθούν μόνο προς τα πάνω, κάτι που είναι περιοριστικό».
Η ομάδα αναπτύσσει ένα σύστημα για αυτόματη ανάπτυξη και ανάκληση πτερυγίων, με στόχο την αποφυγή βαρέων κινητήρων. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στην ενσωμάτωση αυλακώσεων για αναδίπλωση φτερών, διατηρώντας παράλληλα την αποτελεσματικότητα ολίσθησης και ενσωματώνοντας τη σχεδίαση με τις δυνατότητες άλματος. Ο Lee δήλωσε, «Αυτή η έρευνα ακρίδας ανοίγει νέες δυνατότητες όχι μόνο για πτήση, αλλά και για πολυτροπική μετακίνηση».
VIA: DataConomy.com
