Robot inspirowany biologią może latać i nurkować
October 11, 2019
Dron jako latająca ryba
Zainspirowany biologią robot wykorzystuje wodę z otoczenia do wytworzenia gazu pędnego i startu z powierzchni wody. Robot został opracowany przez naukowców z Imperial College London. Może latać około 26 metrów po uruchomieniu i może być używany do pobierania próbek wody w niebezpiecznych i zagmatwanych środowiskach, takich jak powodzie lub monitorowanie zanieczyszczeń morskich, zgodnie z zespołem Mirko Kovaca w magazynie Science Robotics.
Roboty, które mogą poruszać się z wody do powietrza, są pożądane w niektórych sytuacjach. Ich uruchomienie wymaga jednak dużej ilości energii, co do tej pory było trudne do osiągnięcia w przypadku małych robotów. Teraz naukowcy wynaleźli system, który wymaga zaledwie 0,2 grama proszku węglika wapnia w komorze spalania. Jedyną ruchomą częścią jest mała pompa, która pobiera wodę ze środowiska, w którym znajduje się robot, takiego jak jezioro lub ocean.
Woda jest następnie kontaktowana z proszkiem węglika wapnia w komorze reakcyjnej i wytwarza łatwopalny gaz acetylenowy. Gdy gaz zapala się i rozszerza, wypycha wodę jako strumień napędowy, który "wystrzeliwuje" robota z wody i napędza go do lotu ślizgowego na odległość do 26 metrów.
"Przejście z wody do powietrza jest energochłonnym procesem, który jest trudny do osiągnięcia w przypadku małego obiektu latającego, który musi być łatwy do latania", wyjaśnia Mirko Kovac, dyrektor "Aerial Robotics Laboratory" w Imperial College London i wspólnego "Materials and Technology Center of Robotics" w Empa. "Użyliśmy chemikaliów reagujących z wodą, aby zmniejszyć ilość materiałów, które robot musiał przenosić. Ponieważ komora wypełnia się pasywnie, a woda z otoczenia działa jak tłok, możemy stworzyć pełny cykl spalania za pomocą tylko jednej ruchomej części, pompy, która miesza wodę z paliwem. "
Zespół przetestował robota w laboratorium, w jeziorze i w zbiorniku z falami i był w stanie wykazać, że może on podnieść się z powierzchni wody nawet w dość trudnych warunkach. Podczas gdy podobne roboty często potrzebują spokojnych warunków, aby podnieść się z wody, przebudowa zespołu wytwarza siłę równą 25-krotności jego masy. W związku z tym wzrasta prawdopodobieństwo, że robot będzie w stanie pokonać fale i faktycznie wystartować.
Ten ważący zaledwie 160 gramów lekki robot może "podskakiwać" kilka razy po napełnieniu swojego zbiornika na wodę. Może to pozwolić mu unosić się na wodzie bez dodatkowego zasilania i pobierać próbki w kilku miejscach, oszczędzając dużo energii na dłuższych dystansach w porównaniu z robotem napędzanym elektrycznie.
Zespół pracuje nad budową nowych robotów z zaawansowanych materiałów i przeprowadza próby terenowe z robotami w różnych środowiskach, w tym monitorowanie rafy koralowej i platform morskich.
"Ten rodzaj robotów o niskim poborze mocy, poza siecią, może być naprawdę przydatny w środowiskach, które są zwykle czasochłonne i wymagają dużych zasobów, nawet po katastrofach, takich jak powodzie lub wypadki nuklearne", dodaje Raphael Zufferey, główny autor badania.