RoboFly: Dünyanın ilk lazerle çalışan kablosuz uçan robotu
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri Washington Üniversitesi'ndeki mühendisler, uçan robotları birbirine bağlayan telleri ilk kez kesti ve onlara "beyin" ekledi. Tasarladıkları uçan robot RoboFly, ilk bağımsız kanat çırpma uçuşunu başlattı. RoboFly için bu küçük bir kanat çırpması; robotlar için ise büyük bir sıçrama.
arka fon
Böcek boyutundaki uçan robotlar, insanların büyük çiftliklerde mahsullerin büyümesini araştırmak veya sızan gazı koklamak gibi zaman alıcı görevleri tamamlamasına yardımcı olabilir. Ancak bu robotlar pervane kullanamayacak kadar küçüktür, bu yüzden uçuşları titreşen minik kanatlara bağlıdır. Bununla birlikte, bu robotların "kuzenleri" olarak, onlardan daha büyük dronlar genellikle pervane kullanırlar. Küçük boyutun avantajı, bu robotların üretilmesinin ucuz olması ve küçük alanlara "kaydırılmaları" kolayken, onlardan daha büyük dronların küçük alanlara girme yolu olmamasıdır.
Ancak, şu anda uçan robotların yine de tellerle yere bağlanması gerekiyor. Örneğin, yazar bir zamanlar Harvard Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu tarafından geliştirilen minyatür bir uçan robot olan RoboBee'yi tanıttı.Bu böcek boyutundaki robot yüzebilir veya uçabilir. Bununla birlikte, kanatları çalıştırmak ve kontrol etmek için kullanılan elektronik cihazlar genellikle bu küçük robotların taşınmasını zorlaştıracak kadar ağırdır. Bu nedenle ağırlıktan tasarruf etmek için gücün tellerle dışarıdan sağlanması gerekir.
(Resim kaynağı: Harvard Üniversitesi Mikro Robotik Laboratuvarı / Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri Washington Üniversitesi'ndeki mühendisler, uçan robotları birbirine bağlayan telleri ilk kez kesti ve onlara "beyin" ekledi. Tasarladıkları uçan robot RoboFly, ilk bağımsız kanat çırpma uçuşunu başlattı. RoboFly için bu küçük bir kanat çırpması; robotlar için ise büyük bir sıçrama.
23 Mayıs'ta ekip, araştırma sonuçlarını Avustralya'nın Brisbane kentinde düzenlenen Uluslararası Robotik ve Otomasyon Konferansı'nda yayınladı.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
teknoloji
RoboFly, kürdanlardan sadece biraz daha ağırdır ve bir lazerle güçlendirilmiştir. Lazer enerjisini kanatlarını kontrol etmek için yeterli elektriğe dönüştürmek için küçük bir yerleşik devre kullanır.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Washington Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde yardımcı doçent olan ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Sawyer Fuller şunları söyledi: "Daha önce böcek büyüklüğünde kablosuz uçan robot kavramı yalnızca bilim kurguda ortaya çıktı. Peki, onları kablosuz olarak çalıştırabilir miyiz? Yeni kablosuz RoboFly gerçeğe çok yakın. "
Mühendislik sorunu esas olarak kanat çırpmada yatmaktadır. Kanat çırpma, çok fazla güç tüketen bir işlemdir.Kanatları yöneten güç kaynağı ve kontrolörler mikro robotlar tarafından taşınamayacak kadar büyük ve ağırdır. Bu nedenle, önceki böcek robotu RoboBee, yerden enerji almak ve kontrol etmek için kullanılan bir tel tarafından tutuldu.
Ancak uçan robot tek başına çalışabilmelidir. Fuller ve ekibi, robota güç sağlamak için dar, görünmez bir lazer ışını kullanmaya karar verdi. Lazer ışınını RoboFly'a bağlı fotovoltaik hücreye yönlendirdiler ve lazeri elektriğe dönüştürdüler.
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Makalenin ortak yazarlarından biri olan, Washington Üniversitesi Paul G. Allen Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Okulu'ndan Shyam Gollakota: "Çok fazla ağırlık eklemeden büyük miktarda elektriği hızlı bir şekilde iletmek için bu en etkili yollardan biridir." Dedi.
Lazer, kanatları tek başına hareket ettirmek için hala yeterli voltaj sağlayamıyor. Bu nedenle ekip, uçuş için fotovoltaik hücreden gelen 7 voltluk çıkışı 240 volta yükselten bir devre tasarladı. Aynı zamanda, RoboFly'nin kanatlarını kontrol etmesine izin vermek için mühendisler bir "beyin" tasarladılar: aynı devreye bir mikro denetleyici eklediler.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi: takviye devresine sahip esnek bir devre (sarı) (solda bakır bobin ve kara kutu)
Ve mikro denetleyici "beyin" (sağ üstteki siyah kare kutu).
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Makalenin ortak yazarlarından ve Washington Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü'nde doktora öğrencisi olan Vikram Iyer şunları söyledi: "Mikrodenetleyici gerçek bir uçan böceğin beyni gibidir, kanat kaslarına ne zaman çalışacağını söyler. 'Sert vur' veya çırpın dur 'gibi komutlar gönderir. RoboFly kanatları verin. "
(Fotoğraf kredisi: Mark Stone / Washington Üniversitesi)
Özellikle kontrolör, gerçek böcek kanatlarının titreşimini taklit etmek için dalga şeklinde bir voltaj gönderir. Makalenin baş yazarı ve Makine Mühendisliği Bölümü'nde doktora öğrencisi Johannes James, Dalgaları oluşturmak için darbeler kullanıyor. Kanatları hızlı bir şekilde çırpmak için hızlıca bir dizi darbe gönderiyor ve ardından zirveye ulaşmak üzereyken nabzı yavaşlatıyor. Ters yönde çalışarak kanatların diğer yönde yumuşak bir şekilde kanatlanmasını sağlar. "
değer
Fuller şöyle dedi: "Gerçekten metan sızıntılarını bulabilen uçan bir robot yapmak istiyorum. Uçan robotlarla dolu bir bavul satın alıyorsun, açıyorsun ve sonra bu uçan robotlar boru hattındaki sızıntıları arayarak binanın etrafında uçacaklar. Gaz dumanı Bu robotlar sızıntıları kolayca bulabilirse, bu sızıntılar büyük olasılıkla hızlı bir şekilde onarılacak ve böylece sera gazı emisyonları azaltılacaktır. Etrafta uçmakta çok başarılı olan gerçek uçan böceklerden esinlenmiştir. Kokan bir şey. Bu yüzden bunun RoboFly için iyi bir uygulama olduğunu düşünüyoruz. "
gelecek
Artık RoboFly yalnızca kalkış ve iniş yapabiliyor. Fotovoltaik hücresi lazerin doğrudan görüş hattını terk ettiğinde, robot gücünü kaybedecek ve yere inecektir. Ancak ekip, RoboFly'nin havada kalabilmesi ve etrafta uçabilmesi için lazeri yakında kontrol edebilmeyi umuyor.
Gollakota, RoboFly'nin şu anda lazerlerle güçlendirildiğini ve gelecekteki sürümlerin pil kullanacağını veya radyo sinyallerinden enerji emeceğini söyledi. Bu durumda, güç kaynakları özel görev ihtiyaçlarına göre değiştirilebilir.
Fuller, gelecekteki RoboFlies'lerin, görevleri bağımsız olarak gezinmelerine ve tamamlamalarına yardımcı olacak daha gelişmiş "beyinlere" ve sensör sistemlerine sahip olmasının beklendiğini söyledi.
Anahtar kelime
Robot, drone, lazer, güç kaynağı
Referans
[1]
