|
Создали роботов-светлячков размером с насекомое
|
|
|
|
Исследователи утверждают, что крошечные роботы-светлячки, которые весят чуть больше скрепки и светятся во время полета, могут быть использованы для помощи в поисково-спасательных миссиях. Инженеры из Массачусетского технологического института ранее разработали роботов размером с насекомое с крошечными искусственными мышцами, которые позволяют им летать с ловкостью жуков, быстро взмахивая крыльями. Теперь инженеры нашли способ встраивать в эти искусственные мышцы крохотные электролюминесцентные частицы, что означает, что они излучают цветной свет во время полета. По словам исследователей, роботы могут использовать этот свет для общения друг с другом и даже для подачи сигналов о помощи в чрезвычайных ситуациях. Например, если робот, который находит выживших, отправляется с поисково-спасательной миссией в разрушенное здание, он может использовать свет, чтобы сигнализировать другим и звать на помощь.
|
|
|
|
В конце прошлого года исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали новый способ изготовления искусственных мышц для роботов-насекомых, укладывая чередующиеся слои электрода из эластомера и углеродных нанотрубок, а затем скручивая стопку в мягкий цилиндр. Когда на цилиндр подается напряжение, электроды сжимают эластомер, и механическое напряжение взмахивает крыльями робота. Чтобы заставить крылья светиться, исследователи встроили электролюминесцентные частицы сульфата цинка в искусственные мышцы роботов. Когда эти частицы цинка находятся в присутствии очень сильного и высокочастотного электрического поля, они испускают субатомные частицы света, известные как фотоны. Исследователи обнаружили, что они могут использовать высокое напряжение для создания сильного электрического поля в искусственных мышцах, а затем управлять роботом на высокой частоте, заставляя частицы ярко светиться.
|
|
|
«Традиционно электролюминесцентные материалы очень затратны с точки зрения энергии, но в некотором смысле мы получаем эту электролюминесценцию бесплатно, потому что мы просто используем электрическое поле на частоте, необходимой для полета», — сказал Кевин Чен из Массачусетского технологического института, старший автор исследования. «Нам не нужны новые приводы, новые провода или что-то еще. Чтобы излучать свет, требуется всего на 3 процента больше энергии». Они обнаружили, что изменение химического состава частиц цинка меняет цвет излучаемого света. Исследователи создали зеленые, оранжевые и синие частицы и даже нашли способ заставить искусственные мышцы излучать разноцветный и узорчатый свет. Способность излучать свет важна, потому что она позволяет легче отслеживать роботов. Микророботы настолько легкие, что не могут нести датчики, которые обычно используют крупные роботы для связи, такие как Bluetooth или беспроводная связь.
|
|
|
|
Исследователи обычно используют инфракрасные камеры для их отслеживания, но они часто громоздки и плохо работают на открытом воздухе. Однако встраивание электролюминесцентных частиц в искусственные мышцы роботов позволяет точно отслеживать их с помощью всего трех камер смартфонов. Исследователи разработали компьютерную программу, которая может отслеживать положение роботов с точностью до 2 миллиметров от современных инфракрасных систем захвата движения. «Мы очень гордимся тем, насколько хорош результат отслеживания по сравнению с современным уровнем техники», — сказал Чен. «Мы использовали дешевое оборудование по сравнению с десятками тысяч долларов, которые стоят эти большие системы отслеживания движения, и результаты отслеживания были очень близки». Частицы цинка увеличивают вес робота всего на 2,5%, поэтому на летные характеристики это никак не влияет. «Это важный шаг к запуску этих роботов на открытом воздухе, где у нас нет хорошо настроенной современной системы отслеживания движения», — добавил Чен.
|
|
|
|
В будущем исследователи планируют усовершенствовать свою систему отслеживания движения, чтобы она могла отслеживать роботов в режиме реального времени. Они также работают над внедрением управляющих сигналов, чтобы роботы могли включать и выключать свет во время полета и общаться как настоящие светлячки. «Эта работа действительно интересна, потому что она минимизирует накладные расходы (вес и мощность) для генерации света без ущерба для летных характеристик», — сказал Каушик Джаярам из Колорадского университета в Боулдере, который не участвовал в этом исследовании. «Синхронизированная генерация вспышек с синхронизацией взмахов крыльев, продемонстрированная в этой работе, упростит отслеживание движения и управление полетом нескольких микророботов в условиях низкой освещенности как в помещении, так и на открытом воздухе». Исследование было опубликовано в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.
|
|
|
|
Источник
|
