Высоко в небесах: это птица? самолет? Это… медуза! Такую штуку построили разработчики – небольшое устройство, чьи движения при полете схожи на перемещения этих бесхребетных, пульсирующих, студенистых существ.
Работа, которую представят на встрече отдела жидкой динамики при американском сообществе физиков 24 февраля в Питтсбурге, демонстрирует новый метод полета, который помогает миниатюрным роботам поддержки, поисково-спасательным устройствам и роботам мониторинга атмосферы и автотранспорта.
Многие приближения для постройки небольших воздухоплавательных роботов стараются сымитировать полет птиц или насекомых, вроде фруктовых мушек. Основная проблема в том, как утверждает Лейф Ристоф из университета Нью Йорка, что маховые крылья мухи по сути нестабильны. Чтобы оставаться на лету и маневрировать, муха должна постоянно отслеживать окружение, чувствовать каждое дуновение ветра, или приближающегося хищника, координируя свои летные движения в ответ на эти факторы на протяжении долей секунды. Чтобы воспроизвести этот комплекс контроля в механическом устройстве, и впихнуть его в небольшой корпус робота, нужны невероятно сложные устройства, говорит Ристоф.
После некоторых работ с металлом, он додумался до нового вида полета на основе хлопающего крыла, которое не требует какого-либо контроля или обратной связи для стабилизации, и схоже на плавательные движения медузы. Устройство-прототип, которое весит всего два грамма, и занимает восемь сантиметров в ширину, летает, хлопая четырьмя крыльями, которые складываются как лепестки цветка. В то время, как вертикальные движения крыльев схожи с пульсирующим желе, уникальный колебательный полет может быть более похож на полет мотылька. Устройство может зависать, подниматься и летать в определенном направлении.
Вдобавок к демонстрации того, что летающее устройство стабильно, Ристоф и Стивен Чидресс, его коллега, обнаружили, что размер аппарата во многом зависит от веса и силы двигателя.
Прототип ограничен: он присоединен к внешнему источнику энергии и им нельзя управлять либо автономно, либо с дистанционным пультом. И хотя исследователи все еще далеки от постройки настоящего робота, эти результаты служат доказательством принципа, формируя схему для разработки более сложных устройств, говорит Ристоф.
Кроме того, как он объясняет, простота дизайна хороша для миниатюризации устройств. Более далекая цель для исследователей – это уменьшение летающих роботов до размера сантиметра, позволяя им проникать в небольшие щели и летать вокруг незамеченными. Чем проще, тем лучше, говорит он. «А наши устройства одни из простейших, и использует хлопающие крылья»