Mikroletci, neboli miniaturní bezdrátoví roboti rozmístění ve velkém počtu, se dnes někdy používají pro účely rozsáhlého sledování a monitorování, jako jsou environmentální nebo biologické studie. Díky schopnosti letců se rozptýlit ve vzduchu se mohou po shození z jednoho místa rozšířit tak, aby pokryly velké plochy, a to i v místech, kam je jinak obtížný přístup. Navíc jsou menší, lehčí a jejich nasazení je levnější než více dronů.
Jednou z výzev při vytváření účinnějších mikroletáků bylo snížení spotřeby energie. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, jak prokázali vědci z University of Washington (UW) a Université Grenoble Alpes, je zbavit se baterie. S inspirací japonským uměním skládání papíru, origami, navrhli programovatelné mikroletáky, které se mohou rozptylovat ve větru a měnit tvar pomocí elektronického ovládání. Toho je dosaženo solárním pohonem, který dokáže vyvinout sílu až 200 millinewtonů za 25 milisekund.
"Představte si tyto malé letce jako senzorovou platformu pro měření podmínek prostředí, jako je teplota, světlo a další věci."
—VIKRAM IYER, UNIVERZITA VE WASHINGTONU
"Skvělá věc na těchto origami designech je, že jsme vytvořili způsob, jak změnit tvar ve vzduchu, zcela bez baterie," říká Vikram Iyer, počítačový vědec a inženýr z UW, jeden z autorů. "Je to docela malá změna tvaru, ale vytváří velmi dramatickou změnu v chování při pádu... což nám umožňuje získat určitou kontrolu nad tím, jak tyto věci létají."
Převalování a stabilní stavy: A) Zde je origami mikroletec ve stavu převalování a B) konfigurace po přistání. Při sestupu se letec hroutí s typickým vzorem padání na obrázku C. D) Mikroleták origami je zde ve svém stabilním sestupovém stavu. Rozsah přistávacích míst letců, E, odhaluje své rozptylové vzorce poté, co byl vypuštěn ze svého mateřského dronu.
Tento výzkum staví na dřívější práci výzkumníků zveřejněné v roce 2022 a demonstruje senzory, které se mohou rozptýlit ve vzduchu jako semena pampelišky. Pro současnou studii bylo „cílem rozmístit stovky těchto senzorů a řídit místo, kde přistávají, abychom dosáhli přesného nasazení,“ říká spoluautor Shyamnath Gollakota, který vede laboratoř Mobile Intelligence Lab na WU. Mikrolety, každý vážící méně než 500 miligramů, dokážou v lehkém vánku urazit téměř 100 metrů a bezdrátově přenášet data o tlaku vzduchu a teplotě přes Bluetooth až na vzdálenost 60 metrů. Zjištění skupiny byly zveřejněny v Science Robotics dříve tento měsíc.
Když Gollakota objevil rozdíl v padajícím chování dvou origami stavů, byla náhoda, říká: „Když je plochý, je to skoro jako list, padající [ve] větru,“ říká. "Velmi nepatrná změna z plochého na malé zakřivení [způsobí] pád jako padák ve velmi kontrolovaném pohybu." Ve svém padajícím stavu, při bočních poryvech větru, dosahují mikroletci až trojnásobné vzdálenosti rozptylu než ve stabilním stavu, dodává.
Tento detailní záběr na mikroleták odhaluje elektroniku a obvody na jeho horní straně.
Existovaly další systémy založené na origami, ve kterých byly použity například motory, elektrostatické pohony, slitiny s tvarovou pamětí a elektrotermální polymery, ale ty neřešily problémy, kterým výzkumníci čelí, říká Gollakota. Jedním z nich bylo najít sladkou tečku mezi spouštěcím mechanismem, který je dostatečně silný, aby neměnil tvar, aniž by byl spuštěn, a přitom dostatečně lehký, aby udržoval nízkou spotřebu energie. Dále musel vyvolat rychlou přechodovou odezvu při pádu na zem. Nakonec bylo potřeba mít na palubě lehké řešení pro ukládání energie, aby se přechod spustil.
Mechanismus, který Gollakota popisuje jako „docela selský rozum“, jim stále trvalo rok, než na něj přišli. Uprostřed origami je dřík, který se skládá ze solenoidové cívky (cívka, která působí jako magnet, když jí prochází proud), a dvou malých magnetů. Čtyři kloubové tyče z uhlíkových vláken připevňují představec k okrajům konstrukce. Když je na cívku elektromagnetu přiveden proudový impuls, tlačí magnety k sobě, takže struktura zapadne do svého alternativního tvaru.
Vše, co to vyžaduje, je malý kousek energie, jen tolik, aby byly magnety umístěny ve správné vzdálenosti od sebe, aby magnetické síly fungovaly, říká Gollakota. Existuje řada tenkých, lehkých solárních článků pro získávání energie, která je uložena v malém kondenzátoru. Obvod je vyroben přímo na skládací origami struktuře a obsahuje také mikrokontrolér, časovač, Bluetooth přijímač a senzory tlaku a teploty.
"Tyto věci můžeme naprogramovat tak, aby spustily změnu tvaru na základě kterékoli z těchto věcí - po určité době, kdy jí pošleme rádiový signál, nebo v nadmořské výšce [nebo teplotě], kterou toto zařízení detekuje," dodává Iyer. Struktura origami je bistabilní, což znamená, že po přechodu nepotřebuje žádnou energii k udržení tvaru.
Výzkumníci tvrdí, že jejich design lze rozšířit tak, aby zahrnoval senzory pro různé aplikace monitorování životního prostředí. "Přemýšlejte o těchto malých letcích jako o senzorové platformě pro měření podmínek prostředí, jako je teplota, světlo a další věci, [a] jak se mění v atmosféře, " říká Iyer. Nebo mohou nasadit senzory na zemi pro věci, jako je digitální zemědělství, studie související se změnou klimatu a sledování lesních požárů.
V jejich současném prototypu se mikroletci mění pouze v jednom směru, ale vědci chtějí, aby se přecházeli v obou směrech, aby byli schopni přepínat dva stavy a ještě lépe ovládat trajektorii. Představují si také hejno mikroletců, kteří spolu komunikují, kontrolují své chování a sami se organizují, jak padají a rozptylují se.
Článek je reprodukován na webu:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
Klikněte prosím na níže uvedený odkaz a přečtěte si více:
Roboti: Most spojující umělou inteligenci s fyzickým světem
Reeman Robotics a budoucnost kybernetické bezpečnosti: Reakce na kybernetický útok ICC
Hloubkové zkoumání moderních robotických plánovacích systémů a průkopnického úsilí REEMAN ROBOTICS
Chtěli byste se dozvědět více o robotech:https://deliveryrobotic.com/
robot,robotika,reeman ,ai,doručovací robot,autonomní doručovací robot,továrna,manipulační,manipulační robot,agv robot,podvozek robota,mobilní robot,autonomní mobilní robot,podvozek mobilního robota,agv,AMR ,robot AMR,logistický robot,manipulace robot,agv podvozek,robot pro doručování balíků,roboty pro doručování do továrny, roboty pro doručování materiálu do dílen,dopravní robot,robot vrátný,robot pro doručování potravin,robot cartken,robot pro doručování dílů,skladové roboty,bezpilotní doručování,robot pro doručování dokumentů,doručovací robot kurýrů,kancelář doručovací robot, závod na zpracování potravin, digitální továrna, továrna na oděvy