Pszczoły wymrą? Nie ma problemu - mamy robo-pszczoły

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology budują robotyczne owady, które pewnego dnia mogłyby wypełznąć z mechanicznych uli, aby szybko wykonywać precyzyjne zapylanie. 

Do tej pory największym wyzwaniem była wydajność i czas lotu tych maszyn. Wcześniejsze wersje mikro-robotów mogły utrzymać się w powietrzu zaledwie przez kilka sekund.

Nowe roboty mogą unosić się w powietrzu przez około 1000 sekund, czyli ponad 100 razy dłużej niż wcześniejsze wersje. Robotyczny owad, który waży mniej niż spinacz do papieru, może latać znacznie szybciej niż podobne boty, wykonując akrobatyczne manewry, takie jak podwójne salta w powietrzu.

Inspiracją dla konstruktorów była anatomia naturalnych zapylaczy – drobnych, ale niezwykle zwrotnych owadów.

Zmodernizowany robot ma większą precyzję i zwinność lotu, jednocześnie minimalizując obciążenia mechaniczne w miejscach zgięć sztucznego skrzydła. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie szybszych manewrów, zwiększenie wytrzymałości i wydłużenie żywotności.

Dzięki ulepszonym algorytmom sterowania oraz lżejszym i bardziej wydajnym elementom napędowym roboty stały się nie tylko bardziej wytrzymałe, ale również znacznie szybsze. W praktyce oznacza to, że w przyszłości mogłyby one funkcjonować w rolnictwie na masową skalę.

Wyniki badań opublikowane zostały w magazynie Science Robotics.

Badacze stworzyli też bardziej złożone przekładnie, które łączą skrzydła z siłownikami, czyli sztucznymi mięśniami, które nimi machają. Wymagało to zaprojektowania dłuższych zawiasów skrzydeł, zmniejszających obciążenie mechaniczne, które ograniczało wytrzymałość poprzednich wersji.

Ruch skrzydeł robota jest napędzany sztucznymi mięśniami. Te maleńkie, miękkie siłowniki są wykonane z warstw elastomeru umieszczonych między dwiema bardzo cienkimi elektrodami z nanorurek węglowych, a następnie zwinięte w miękki cylinder. Siłowniki szybko się ściskają i wydłużają, generując siłę mechaniczną, która trzepocze skrzydłami.

W poprzednich projektach, gdy ruchy siłownika osiągały ekstremalnie wysokie częstotliwości potrzebne do lotu, urządzenia często zaczynały się wyginać. To zmniejszało moc i wydajność robota. Nowe przekładnie hamowały ruch zginania i wyginania, co zmniejszało obciążenie sztucznych mięśni i umożliwiało im zastosowanie większej siły do ​​trzepotania skrzydłami.

Więcej o robotach przyszłości przeczytasz na Spider's Web:

Inny nowy pomysł dotyczył dłuższego zawiasu skrzydła, który zmniejsza naprężenia skrętne występujące podczas ruchu skrzydła. Wykonanie zawiasu, który ma około 2 cm długości, ale tylko 200 mikronów średnicy, było jednym z największych wyzwań.

Po wielu próbach naukowcy udoskonalili wieloetapowy proces cięcia laserowego, który pozwolił im na precyzyjne wykonanie każdego zawiasu skrzydła.

Dzięki zastosowaniu nowych modułów nowy robot-owad może unosić się w powietrzu przez ponad 1000 sekund, co odpowiada prawie 17 minutom, nie tracąc przy tym precyzji lotu.

Nowy robot osiągnął również średnią prędkość 35 cm/s.

Teraz naukowcy chcą stworzyć robota, który będzie mógł latać przez 10 000 sekund.

Badacze chcą również poprawić precyzję robotów, aby mogły lądować i startować z centrum kwiatu. W dłuższej perspektywie naukowcy mają nadzieję zainstalować maleńkie baterie i czujniki na robotach powietrznych, aby mogły latać i nawigować poza laboratorium.

Czy zatem robotyczne owady staną się przyszłością rolnictwa? Z pewnością. Roboty owady to fascynujące osiągnięcie nauki, które może zrewolucjonizować rolnictwo. Dzięki nim będziemy mogli uprawiać rośliny w sposób bardziej efektywny i ekologiczny. To ważny krok w kierunku zrównoważonego rolnictwa, które będzie w stanie wyżywić rosnącą populację Ziemi.