Te malutkie roboty latają nawet z uszkodzonymi skrzydłami

Normalnie, gdy robot dozna uszkodzeń skrzydła, siłowników czy silnika napędzającego skrzydło, automatycznie staje się niezdolny do lotu. Naukowcy z Massachusetts opracowali technologię, dzięki której robot wielkości owada będzie mógł dalej latać, mimo uszkodzonych siłowników lub sztucznych mięśni napędzających jego skrzydła. Badania opublikowano w „Science Robotics”.

Dzięki temu, że zoptymalizowali sztuczne mięśnie, które odpowiadają za ruch skrzydłami, mini robot jest w stanie przezwyciężyć drobne uszkodzenia, jak małe dziury w siłowniku, i dalej latać. Dodatkowo przedstawili pierwszą tego typu metodę naprawy uszkodzeń za pomocą lasera, który potrafi doprowadzić robota do sprawności sprzed uszkodzenia. Przeprowadzili szereg prób mających na celu udoskonalenie tej metody.

Jeden ze sztucznych mięśni został nakłuty 10 razy igłami i mimo to robot dalej utrzymywał swoją wydajność. Co więcej, siłownik dalej działał po wypaleniu w nim dużego otworu. Najbardziej zaskakujące jest to, że po odcięciu 20 procent końcówki skrzydła robota, dzięki tym metodom naprawczym, mini robot dalej mógł latać. Dzięki tym metodom będzie można wysyłać roje tych maleńkich robotów do takich zadań jak poszukiwania w zawalającym się budynku czy przeczesanie gęstego lasu. Będą w stanie skuteczniej wykonywać misje w trudnych warunkach.

Roboty opracowane w tym laboratorium ważą mniej więcej tyle, co spinacz do papieru. Ich prostokątny kształt pozwala na umieszczenie skrzydeł w każdym rogu, które są napędzane przez dielektryczne siłowniki elastomerowe, czyli miękkie sztuczne mięśnie, które wykorzystują siły mechaniczne do imitowania ruchu szybkiego trzepotania.

Do stworzenia tych sztucznych mięśni wykorzystali warstwę elastomeru, który umieszczany jest między dwiema cieniutkimi elektrodami, a następnie zwijane są w gąbczastą rurkę. Gdy przyłożymy napięcie do siłowników, elektrody ściskają elastomer i następuje trzepotanie. Jednak jest pewien problem, mikroskopijne niedociągnięcia mogą skutkować powstaniem iskier, które spalają elastomer i w konsekwencji powodują awarię.

Jednak naukowcy znaleźli na to sposób, przyłożenie wysokiego napięcia do siłownika powoduje odłączenie elektrody wokół defektu, w efekcie ją izolując od reszty, a praca sztucznego mięśnia nie zostaje przerwana. Natomiast, jeżeli defekt jest zbyt poważny, naukowcy po prostu odcinają laserem wzdłuż zewnętrznych konturów uszkodzenia, w efekcie uzyskując tylko niewielkie zmiany na obwodzie. Następnie wypalają uszkodzoną elektrodę, izolując większą wadę.

W pewnym sensie próbujemy przeprowadzić operację na mięśniach. Ale jeśli nie użyjemy wystarczającej mocy, nie będziemy w stanie wyrządzić wystarczających szkód, aby wyizolować defekt. Z drugiej strony, jeśli użyjemy zbyt dużej mocy, laser spowoduje poważne uszkodzenie siłownika, którego nie da się usunąć.

---

Dzięki dopracowanym technikom naprawczym tym maleńkim robotom niestraszne uszkodzenia. Nawet jeżeli uszkodzeniu uległ siłownik, techniki naprawy umożliwiły mu lot z taką samą wydajnością jak przed uszkodzeniem z drobnymi błędami pozycji i postawy. Te małe roboty posiadają wielki potencjał.

Naukowcy pracują nad tym, aby nauczyć je nowych funkcji, takich jak latanie w rojach czy siadanie na kwiatach. Te techniki naprawy sprawiają, że mini roboty są o wiele bardziej wytrzymałe. Badacze chcą również nauczyć ich nowych algorytmów sterowania, aby mogły kontrolować kąty odchylenia i utrzymywać stały kurs.