Κατασκεύασαν έντομο-ρομπότ που μπορεί να πετά, να καταδύεται και να κολυμπά (video)

Το 1939, ένας Ρώσος μηχανικός πρότεινε την ιδέα ενός «ιπτάμενου υποβρυχίου" - ένα όχημα που να μπορεί εύκολα να μεταβαίνει από τον αέρα στο νερό και πάλι πίσω. Ενώ μπορεί να ακούγεται σαν κάτι από μια ταινία του James Bond, οι μηχανικοί έχουν προσπαθήσει να σχεδιάσουν λειτουργικά εναέρια-υδρόβια οχήματα για δεκαετίες με μεγάλη επιτυχία. Τώρα,  μπορεί να είναι ένα βήμα πιο κοντά στο άπιαστο "ιπτάμενο υποβρύχιο.

Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι οι αντικρουόμενες απαιτήσεις σχεδιασμού: εναέρια οχήματα απαιτούν μεγάλες αεροτομές, όπως πτερύγια ή ιστία για την επίτευξη ανύψωσης, ενώ στα υποβρύχια οχήματα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί η επιφάνεια για να μειωθεί η αντίσταση.

Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα οι μηχανικοί στο  του Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) πήραν μια ιδέα από ένα είδος θαλάσσιου πτηνού τα puffins. Τα πουλιά αυτά με το εντυπωσιακό ράμφος είναι ένα από τα πιο έμπειρα υβριδικά οχήματα της φύσης, χρησιμοποιώντας παρόμοιες μεθόδους για να κινούνται τόσο στον αέρα όσο και στο νερό.

«Μέσω πολλών θεωρητικών, υπολογιστικών και πειραματικών μελετών, διαπιστώσαμε ότι οι μηχανισμοί της ώθησης μέσω αυτής της κίνησης (χτυπημάτων) είναι πολύ παρόμοιοι στον αέρα και το νερό», εξηγεί ο Κέβιν Τσεν, τελειόφοιτος του Harvard Microrobotics Lab. «Και στις δύο περιπτώσεις, τα φτερά κινούνται μπρος και πίσω, η μόνη διαφορά είναι η ταχύτητα των κινήσεων».

Οι μηχανικοί στο Χάρβαρντ εργάζονται με τα RoboBees για αρκετά χρόνια.
  Το microbot είναι μικρότερο από ένα συνδετήρα και είναι σε θέση να πετάξει και να αιωρείται σαν ένα έντομο χτυπώντας τα  μικροσκοπικά, σχεδόν αόρατα φτερά του 120 φορές ανά δευτερόλεπτο.

Τροφοδοτείται και ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα ελαφρύ καλώδιο πρόσδεσης και μπορεί να εκτελέσει ελιγμούς ευκίνητους όπως τα έντομα, βρίσκοντας την ισορροπία χάρη σε έναν αισθητήρα φωτός σε σχήμα πυραμίδας στην κορυφή του «κεφαλιού» του.
 
Ίσως προκαλεί έκπληξη, ότι οι ερευνητές δεν εμπνεύστηκαν από ένα άλλο έντομο για να κάνουν τις τελευταίες τροποποιήσεις στο σχεδιασμό, αλλά και στα puffin.
  
Το αποτέλεσμα ήταν η άφιξη των Robobees στο νερό: Ρομποτικά έντομα που μπορούν να πετούν και να κολυμπούν, ανοίγοντας τον δρόμο για μελλοντικά υβριδικά οχήματα διπλής χρήσης. Το Harvard Robobee είναι ένα μικρό ρομπότ, μεγέθους συνδετήρα, που πετά και αιωρείται σαν έντομο, χτυπώντας τα μικρά φτερά του 120 φορές/ δευτερόλεπτο.

Για να γίνει με επιτυχία η μετάβαση στο νερό, η ομάδα των ερευνητών έπρεπε να λύσει σε πρώτη φάση το ζήτημα της αντίστασης/ έντασης της επιφάνειας, καθώς το ρομπότ είναι πολύ μικρό και ελαφρύ, ώστε δεν μπορεί να την «σπάσει».

Για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα, το ρομπότ αιωρείται πάνω από το νερό υπό γωνία, σταματά ξαφνικά την κίνηση των φτερών του και πέφτει στο νερό έτσι ώστε να βυθιστεί.

Στη συνέχεια, έπρεπε να λυθεί το πρόβλημα της αυξημένης πυκνότητας του νερού, που είναι 1.000 φορές μεγαλύτερη αυτής του αέρα- οπότε το φτερό θα έσπαγε αν προσπαθούσε να κινηθεί στην ίδια ταχύτητα.

Ως εκ τούτου, τα χτυπήματα ανά δευτερόλεπτο έγιναν 9 από 120- αλλά πάντα στη βάση του ίδιου μηχανισμού και κίνησης. Το αποτέλεσμα είναι ένα Robobee που κινείται στο νερό με τον ίδιο τρόπο που κινείται και στον αέρα.

Αν και η μετάβαση από τον αέρα στο νερό είναι δυνατή και απρόσκοπτη, δεν είναι ακόμα εφικτό να γίνει το αντίθετο- η συγκεκριμένη πρόκληση αποτελεί το επόμενο βήμα της έρευνας.

Ο Robert Wood, καθηγητής στο Engineering and Applied Sciences at Seas πρόσθεσε: «Ρομπότ, όπως το RoboBee, είναι ανεκτίμητα εργαλεία για μια σειρά από ενδιαφέροντα πειράματα - στην περίπτωση αυτή, της ρευστομηχανικής ,  κινούμενα πτερύγια σε διάφορα υγρά ».
«Αυτά είναι όλα δυνατά από την ικανότητα να κατασκευάσουμε πολύπλοκες συσκευές που αναδημιουργούν πιστά μερικά από τα χαρακτηριστικά των οργανισμών που παρουσιάζουν ενδιαφέρον.

Η έρευνα παρουσιάστηκε στο Διεθνές Συνέδριο για Ευφυή Συστήματα Ρομπότ (International Conference on Intelligent Robots and Systems  στη Γερμανία.



thecuriosityofcat
24/10/2015

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου