Новый дизайн позволяет роботизированному насекомому приземляться на стены и легко с них взлетать.

7 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

по исследованиям

Насекомые в природе обладают удивительными навыками полета и могут прикрепляться к стенам из различных материалов и карабкаться по ним. Насекомые, способные летать с машущими крыльями, взбираться на стену и плавно переключаться между двумя режимами передвижения, предоставляют нам превосходные биомиметические модели. Однако очень немногие биомиметические роботы могут выполнять сложные задачи передвижения, сочетающие в себе две способности: лазание и полет.

Трудно спроектировать как летающие, так и карабкающиеся силовые системы, характеристики которых были бы аналогичны махающим крыльям насекомого и навыкам лазания по стенам. Стратегию управления переходом «летающий-лазающий» трудно применить к бионическим летающим роботам.

Это происходит главным образом потому, что нынешние системы полета с машущими крыльями, которые могут зависать, с трудом создают достаточную подъемную силу, чтобы поддерживать робота, лазающего по стенам, в качестве нагрузки, а исследование роботов, лазающих по стенам, которые могут прикрепляться к различным типам поверхностей, не является всесторонним.

Кроме того, все еще необходимо изучить метод управления переходом полета и лазания по стене, чтобы разработать режим движения, который мог бы эффективно имитировать приземление и взлет естественных насекомых на стену.

Недавно команда Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики (NUAA) разработала новую стратегию управления изменением ориентации. Бионический робот, способный летать и лазать, может совершать плавные движения, включая приземление на вертикальную стену, лазание по стене и взлет со стены.

«Робот с возможностью междоменного перемещения может расширить пространство однодоменного робота и решить проблемы, с которыми сталкивается однодоменный робот, такие как ограниченность применения и трудности взаимодействия с внешними физическими величинами», — сказал Айхун Цзи, который руководил исследованием.

Робот с воздушной стеной успешно продемонстрировал свою способность приземляться, карабкаться и взлетать с различных сложных вертикальных стен, включая стекло, деревянную дверь, мрамор, кору деревьев, эластичную ткань, известковую стену и окрашенный железный лист. Эта серия шагов очень распространена в природе, например, когда муха прилетает в какое-то место, пролетев некоторое расстояние, приземляется на стену, забирается в то место, где чувствует себя комфортно, а затем летит в следующее место. Это имеет важное значение для понимания взлета и посадки насекомых.

Исследование было опубликовано в журнале Research. Джи — профессор Колледжа машиностроения и электротехники NUAA.

Робот-насекомое использует гибридную силовую схему машущего крыла и ротора, которая обеспечивает не только эффективный и управляемый полет в воздухе, но также прикрепление к вертикальной стене и восхождение на нее за счет синергетического сочетания аэродинамического отрицательного давления, поглощения мощности ротора и подъемный механизм с бионической адгезией.

«Насекомые могут как летать в воздухе, так и карабкаться по стенам, чему способствует их ловкий контроль над взмахами крыльев и положением тела. Они используют крылья, ноги и визуальную информацию для координации взлета и приземления», — сказал Цзи. «Подъемная сила, создаваемая взмахами крыльев, направлена ​​вверх, когда насекомое зависает, при этом положение тела можно произвольно менять. Особенно при приземлении на стену или взлете со стены необходимо выполнить ряд сложных модульных действий, включая замедление тела и поворот тела на большой угол. Мы были вдохновлены осознанием того, что бионический робот-амфибия со способностью вращения на большой угол, как ожидается, завершит переход от полета к лазанию, имитируя контроль позы тела насекомым».