Pinakamahusay na Drones: Paano Itinuro ng mga Insekto ang Swiss Scientist upang Gumawa ng Mas mahusay na Drone

Maaari kang mapatawad dahil sa pag-iisip na ang pinakamahirap, pinakamatibay na robot ay isang uri ng ultra-hard, metal alloy skeleton tulad ng Terminator, ngunit kung minsan ay malambot at may kakayahang umangkop ay ang paraan upang pumunta.

Sa linggong ito, inilabas ng mga inhinyero sa École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) sa Switzerland ang mga resulta ng kanilang mga pagsisikap upang makagawa ng isang talagang maayos at may kakayahang umangkop na quadcopter sa journal Science Robotics.

Tulad ng isang lumalagong bilang ng mga microrobots na kasalukuyang nasa pag-unlad, hiniram din ng mga drone na ito ang ilan sa kanilang mga elemento ng disenyo mula sa magaan na nakatuping arkitektura ng origami. Ngunit, sinasabi ng mga mananaliksik Kabaligtaran, na may isang pangunahing pagkakaiba: Ang disenyo, isang bagong composite na sapat na kakayahang umangkop upang sumipsip ng pinsala, ngunit sapat na matibay upang manatiling aerodynamic, at na-inspirasyon ng materyal na mga katangian ng mga pakpak ng insekto.

"Karamihan sa mga istruktura ng origami ay binubuo ng mga matitigas na laminated na materyales at mahigpit na joints (ibig sabihin, hindi maigting na mga joints na ginawa ng polyimide o naylon), na humahantong sa mga limitasyon," sabi ni Stefano Mintchev, isang postdoctoral researcher sa École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) sa Switzerland. "Ang mga matitigas na origamis ay marupok, madaling kapitan, at madaling mabibigo kapag sobra ang pagkarga sa mga banggaan."

Si Zhi Ern Teoh, isang unaffailiated na engineer na sinanay ng Harvard na nag-develop ng mga microrobots na may inspirasyong origami ng kanyang sarili, sinabi Kabaligtaran siya ay impressed sa trabaho ng koponan ng Lausanne.

"Sapagkat ang pangunahing pakpak ng pakpak ay lubos na matigas, kapag ito ay pumipigil sa isang balakid, ang pakpak ay maaaring masira," paliwanag ni Teoh. "Kung ano ang kanilang ginawa tungkol sa pag-angkat sa 'puwersang puwersa' - ang threshold na kung saan lumipat mula sa matibay sa malambot na nangyayari - sa palagay ko iyon ang magandang key para sa mga istruktura na kailangan upang mapaglabanan ang mga epekto."

Sa core ng innovation ng Swiss group ay isang stretch-out na nababanat na layer, tulad ng isang goma band na desperately gustong bumalik sa form. Ang layer na ito ay napapalibutan at sinunod sa isang mas matibay, naka-segment na exoskeleton. Ito ay uri ng katulad sa isa sa mga push-up wooden puppets na lumulubog at bumagsak kapag pinaluwag mo ang string sa loob ng mga ito. Sa epekto, ang drone ay lumalamon sa segmented joints nito, na may nababanat na layer na lumalawak. Pagkatapos, ito ay bumalik sa hugis na handa upang magpatuloy sa paglipad.

Siyempre, ang konstruksiyon ay hindi maaaring maging masyadong kakayahang umangkop, at sa paghahanap ng masarap na balanse ay kung saan ang mga materyales sa engineering ng EPFL ay dumating sa.

"Kung ang lakas ng threshold ay masyadong mababa," sabi ni Teoh, "ang quadcopter ay hindi magagawang mag-alis, tama? Dahil sa sandaling binuksan mo ang buong tulak, ang thrust ay gapi ng istraktura."

Maaari mong isipin ang isang grupo ng mga bagay na nangyayari: ang mga propeller ay maaaring bumagsak sa bawat isa; maaari nilang iguhit ang mga pakpak sa magkahiwalay na mga direksyon, sa pangkalahatan ay pagguhit at pagbaba ng hugong. Ito ay magiging, upang maging prank, isang gulo. Ang paghahanap ng tamang lakas ng makunat, ibig sabihin ang threshold na kung saan ang baluktot ay kanais-nais, kinuha ang pag-aaral ng magkatulad na tampok sa mga pakpak ng insekto, ayon sa Mintchev.

"Ang hamon ng estratehikong pag-angkat sa matigas at malambot sa mga natitiklop na istruktura ay pinagkadalubhasaan ng mga insekto," sabi ni Mintchev. "Ang kanilang umuusad na origami na mga pakpak ay binubuo ng mahigpit na tile ng cuticle na konektado sa pamamagitan ng malambot na resilin joints."

Mintchev at ang grupo ay nakakakita ng iba pang mga application para sa disenyo na ito masyadong, kabilang ang higit pang mga kakayahang umangkop gripping mekanismo, na kung saan sila ay binuo prototipo ng.

Ang ilan sa mga benepisyo sa disenyo na ito ay kasama ang isang mahigpit na pagkakahawak na mas malamang na masira ang isang bagay na marupok na sinisikap nito na kunin, at isang mahigpit na pagkakahawak na walang kakayahan sa pag-aangat ng isang bagay na lampas sa kapasidad nito (para lamang sa panganib na bumababa nito, sa dakong huli).

"Ang kasalukuyang trend sa robotics ay ang lumikha ng mga softer robot," ayon kay Dario Floreano, ang direktor ng Laboratory of Intelligent Systems ng EPFL at isa pang kapwa may-akda sa bagong papel, "na maaaring umangkop sa isang naibigay na function at ligtas na gumagana sa tabi ng mga tao."

Ang pagiging banayad, sa sarili nitong paraan, ay isang tanda ng lakas - isang bagay na dapat na matalastas ng mga robot na Terminator na mahirap ang asno.