211service.com
Let vážkových robotů
Jednoho dne americká armáda doufá, že ke sledování použije malé létající roboty vybavené kamerami a senzory. Takoví roboti by ale museli být schopni procházet kolem překážek, nést váhu a být dostatečně efektivní, aby létali po dlouhou dobu. Skupina výzkumníků se domnívá, že klíč k výrobě takového robota může spočívat ve vážce.
Tlučení křídel: Vědci z univerzity v Ulmu použili robotickou vážku – asi 10 centimetrů vysokou – ponořenou do kapaliny, aby změřili vzdušné síly kolem mávajících křídel vážky. Zelené čáry kolem motoru jsou lasery odrážející se od vzduchových bublin, což naznačuje aerodynamické vztlakové síly vytvářené křídly.
Vážky jsou jedny z mála tvorů, kteří k letu využívají čtyři nezávisle ovládaná křídla, která jim umožňují vznášení se, šipky, klouzání, pohyb vzad a rychlou změnu směru. Aby vědci z Royal Veterinary College v Anglii a University of Ulm v Německu porozuměli těmto schopnostem, vyvinuli robotickou vážku k měření proudu protékajícího přes a pod křídly při různých cyklech klapek. Zatímco většina scénářů vznášení vážek nebyla účinná, tým zjistil, že pokud spodní křídla mírně tlučou před horními křídly, dvojitá sada křídel se ukazuje jako účinnější při vytváření vztlaku, protože ke zvednutí stejné hmotnosti využívá o 22 procent méně energie. jako jeden pár.
Jedinou specifickou výhodou, kterou získáte ve čtyřech křídlech, je manévrovatelnost a schopnost vybírat věci ze vzduchu a vznášet se a házet kolem, říká Jonathan Jak , profesor na MIT, který pracuje na létajících robotech, ale nebyl zapojen do projektu vážky. Bylo by opravdu úžasné, kdybychom dokázali postavit něco, co by se přiblížilo této úrovni výkonu. Pokud můžete dosáhnout stejného zdvihu při nižším výkonu, je to užitečné.
Navzdory jejich potenciálním výhodám nebyli malí létající roboti, kteří napodobují obratnost vážek, úspěšně vyrobeni, částečně kvůli složitosti aerodynamiky kolem čtyř křídel a také kvůli problémům s výrobou malých létajících strojů. Nicméně studie pohybu křídel a vzdušných sil, které odhalují, jak vážky dosahují své hbitosti, mohou robotikům umožnit nakonec postavit schopné, rychlé letouny, které používají čtyři křídla.
Multimédia
Sledujte pohyb křídel robotické vážky, když je ponořená v oleji.
Pro měření proudění vzduchu vědci z Ulmu ponořili robotickou vážku do nádrže naplněné minerálním olejem a posypané vzduchovými bublinami. Dva zelené lasery se spojily a odrážely od vzduchových bublin, zatímco vysokorychlostní kamera pořizovala snímky ve vzdálenosti 10 až 20 milisekund. Porovnáním snímků vědci vypočítali směr proudění pro oblasti v nádrži.
Pokud jde o čtyřkřídlé versus dvoukřídlé systémy pro biomimetické mikrovzdušné vozidlo, je to kompromis, říká Fritz-Olaf Lehmann , výzkumník z univerzity v Ulmu, který na studii pracoval. U čtyřkřídlého systému je nevýhodou potřeba extra řídicího systému a extra výkonu. Systém se dvěma křídly však musí zahrnovat způsoby, jak změnit úhel, amplitudu a frekvenci mávání křídel, aby se změnil vztlak, říká Lehmann. A naopak, se čtyřmi křídly můžete posouvat jeden letový systém proti druhému a pak změníte výrobu vztlaku, říká. Myslím, že to dělá stavbu mikrovzdušného vozidla mnohem jednodušší.
Při vytváření autonomního mikrovzdušného vozidla se počítá každý malý kousek účinnosti, říká Robert Wood , profesor na Harvardské univerzitě , který vyvinul jedny z nejmenších létajících robotů . Můžete argumentovat tím, že pokud máte čtyřkřídlé vozidlo, budete mít více [kontroly], která vám pomůže se stabilizací, říká.
Michael Dickinson , profesor na Caltechu, který se zabývá porozuměním a napodobováním letu mušek, říká, že zájem o vážky roste a že Lehmannův článek není první, který obsahuje tento druh analýzy, ale je jedním z mnoha článků. Zatímco studie může přispět k pochopení jemné aerodynamiky čtyřkřídlého letu, Dickinson poukazuje na to, že výzkumníci musí stále vyvinout lepší a lehčí baterii, která pohání vozidlo a vytváří účinný řídicí systém.