В мире, где технологии стремительно развиваются, роботизированные насекомые становятся не просто научной фантастикой, а реальностью, способной изменить будущее сельского хозяйства и не только. Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) представили новую версию роботизированного насекомого, которое может летать в 100 раз дольше, чем предыдущие модели, и выполнять сложные акробатические маневры. Этот крошечный робот, весящий меньше скрепки, способен не только зависать в воздухе, но и перемещаться по сложным траекториям, что открывает новые горизонты для его применения, включая механическое опыление.
Новая конструкция — новые возможности
Роботизированное насекомое, разработанное командой под руководством Кевина Чена, доцента кафедры электротехники и компьютерных наук MIT, представляет собой крестообразную конструкцию с четырьмя крыльями. В отличие от предыдущих версий, где использовалось восемь крыльев, новая модель имеет только четыре, что делает её более стабильной и эффективной. Это изменение позволило увеличить подъемную силу и освободить место для установки крошечных батарей или датчиков, что делает робота автономным.
«Мы продемонстрировали полет, который оказался в 100 раз более продолжительным, чем у кого-либо еще в этой области. Это чрезвычайно захватывающий результат», — говорит Кевин Чен. Новый робот может зависать в воздухе до 1000 секунд (почти 17 минут), что является рекордом для подобных устройств. Кроме того, он способен выполнять сложные маневры, такие как двойные воздушные перевороты, и двигаться со скоростью 35 сантиметров в секунду.
Механическое опыление: будущее сельского хозяйства
Одной из ключевых целей разработки таких роботов является их применение в сельском хозяйстве, особенно в механическом опылении. С сокращением популяции пчел и других естественных опылителей из-за изменения климата и использования пестицидов, роботизированные насекомые могут стать важным инструментом для обеспечения урожайности. Они смогут работать в многоуровневых складах, где выращиваются фрукты и овощи, что позволит увеличить урожайность и снизить негативное воздействие сельского хозяйства на окружающую среду.
Однако, несмотря на значительный прогресс, роботизированные насекомые пока не могут полностью заменить естественных опылителей. Пчелы, например, обладают уникальной способностью к быстрым и точным движениям, что пока остается недостижимым для искусственных аналогов. «Крылья пчел контролируются сложным набором мышц, и этот уровень тонкой настройки пока не воспроизведен в наших роботах», — отмечает Чен.
Технологические инновации
Новая конструкция робота включает в себя усовершенствованные трансмиссии, которые соединяют крылья с искусственными мышцами. Эти мышцы, сделанные из слоев эластомера и углеродных нанотрубок, позволяют крыльям быстро махать, создавая необходимую для полета механическую силу. Однако в предыдущих версиях высокочастотные движения приводили к изгибанию устройств, что снижало их эффективность. В новой модели исследователи смогли подавить это изгибание, что позволило увеличить мощность и выносливость робота.
Еще одним важным элементом конструкции стал длинный шарнир крыла, который уменьшает напряжение кручения во время взмахов. Изготовление такого шарнира, который составляет всего 200 микрон в диаметре, стало одной из самых сложных задач. После многочисленных попыток исследователи разработали многоступенчатый процесс лазерной резки, который позволил добиться высокой точности.
Перспективы и вызовы
Несмотря на успехи, команда MIT продолжает работать над улучшением конструкции. Одной из ближайших целей является увеличение продолжительности полета до 10 000 секунд. Также исследователи стремятся повысить точность роботов, чтобы они могли приземляться и взлетать с цветов, что необходимо для эффективного опыления.
В долгосрочной перспективе планируется оснастить роботов крошечными батареями и датчиками, что позволит им летать и ориентироваться за пределами лаборатории. «Внедрение датчиков, батарей и вычислительных возможностей на этом роботе станет центральным направлением в течение следующих трех-пяти лет», — говорит Чен.
Источник