Najbolji trutovi: Kako su insekti učili švicarske znanstvenike za izgradnju boljeg truta

$config[ads_kvadrat] not found

Kukci u skoli

Kukci u skoli
Anonim

Moglo bi vam se oprostiti što smatrate da bi najteži, najizdržljiviji robot bio neka vrsta ultra-tvrdog, kostura od metalnih legura poput Terminatora, ali ponekad je mekan i fleksibilan način da se to i napravi.

Ovog tjedna inženjeri na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) u Švicarskoj objavili su rezultate svojih nastojanja da u časopisu naprave zaista uredan, fleksibilan quadcopter dron Znanstvena robotika.

Poput sve većeg broja mikrorobotova koji se trenutno razvijaju, ovi trutovi također posuđuju neke od svojih elemenata dizajna iz lagane sklopive arhitekture origamija. No, kažu istraživači Inverzan, s jednom ključnom razlikom: dizajn, novi kompozit koji je dovoljno fleksibilan da apsorbira oštećenja, ali dovoljno krut da ostane aerodinamičan i inspiriran je svojstvima krila insekata.

"Većina origami struktura je napravljena od krutih lameliranih materijala i krutih spojeva (tj. Nerastavljivih spojeva od poliimida ili najlona), što dovodi do ograničenja", kaže Stefano Mintchev, postdoktorski istraživač na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) u Švicarskoj, "Krute origamis su krhke, sklone suzi, i lako ne uspijevaju kada su preopterećene tijekom sudara."

Zhi Ern Teoh, nesposoban inženjer strojarstva s Harvarda koji je razvio svoje vlastite mikrorobote nadahnute origamijem, rekao je Inverzan bio je impresioniran radom tima iz Lausanne.

"Budući da je glavni trag krila potpuno krut, kad udari u prepreku, krilo se može slomiti", objašnjava Teoh. "Ono što su učinili s obzirom na prilagođavanje" sile praga "- praga na kojem dolazi do prelaska s krutog na meko - mislim da je to ključ za strukture koje moraju izdržati udarce."

U središtu inovacije švicarske grupe je ispruženi elastični sloj, poput gumene trake koja se očajnički želi vratiti u formu. Taj sloj je zatim okružen i prianja na kruti, segmentirani egzoskelet. Nekako je slično jednoj od onih drvenih lutkica koje se spuštaju i kolabiraju kad otpustite žicu unutar njih. Nakon udara, dron se savija u svojim segmentiranim zglobovima, pri čemu se elastični sloj isteže. Zatim se vraća u oblik spreman za nastavak leta.

Naravno, ni građevina ne može biti previše fleksibilna, a pronalaženje delikatne ravnoteže u kojoj je došlo do stručnog znanja u području inženjerstva EPFL tima.

"Ako je prag sile prenizak", kaže Teoh, "quadcopter neće moći poletjeti, zar ne?" Budući da u trenutku kad uključite puni potisak, potisak će srušiti strukturu.

Mogli ste zamisliti hrpu stvari: propeleri bi se mogli srušiti; mogli su izvući krila u odvojenim smjerovima, u osnovi crtati i raščlaniti trut. Bilo bi, da budem iskren, nered. Pronalaženje prave vlačne čvrstoće, tj. Praga na kojem bi bilo poželjno savijanje, prema Mintchevu, proučavalo je slične značajke u krilima insekata.

"Izazov strateškog krojenja krutosti i mekoće u sklopivim strukturama ovladavaju insekti", kaže Mintchev. "Njihova evoluirana origami krila sastavljena su od krutih pločica kutikule povezane mekim zglobovima."

Mintchev i grupa vide i druge primjene za ovaj dizajn, uključujući i fleksibilnije mehanizme hvatanja, koje su već izgradili prototip.

Neke od prednosti ovog dizajna uključuju stisak koji bi bio manje vjerojatno da će slomiti nešto krhko koje on pokušava pokupiti, i stisak koji bi bio nesposoban da podigne nešto izvan svojih mogućnosti (samo da bi ga kasnije mogao baciti).

"Trenutni trend u robotici je stvaranje mekših robota", kaže Dario Floreano, direktor Laboratorija za inteligentne sustave EPFL-a i drugi koautor na novom papiru, "koji se može prilagoditi određenoj funkciji i sigurno raditi uz ljude „.

Biti nježan, na svoj način, znak je snage - nešto što bi tvrde roboti Terminatora trebali zapamtiti.

$config[ads_kvadrat] not found