211service.com
Dragonfly-robotternes flyvning
En dag håber det amerikanske militær at bruge små flyvende robotter, udstyret med kameraer og sensorer, til overvågning. Men sådanne robotter skulle være i stand til at navigere rundt om forhindringer, bære vægt og være effektive nok til at flyve i lange perioder. En gruppe forskere mener, at nøglen til at lave sådan en robot kan ligge i guldsmede.
Slå vinger: Forskere ved University of Ulm brugte en robotlig guldsmede - omkring 10 centimeter høj - nedsænket i væske til at måle luftstyrkerne omkring guldsmedens blafrende vinger. De grønne linjer omkring motoren er lasere, der reflekteres af luftbobler, hvilket indikerer de aerodynamiske løftekræfter skabt af vingerne.
Guldsmede er et af få væsner, der bruger fire uafhængigt kontrollerede vinger til at flyve, hvilket giver dem mulighed for at svæve, pile, glide, bevæge sig baglæns og ændre retning hurtigt. For at forstå sådanne evner har forskere ved Royal Veterinary College i England og University of Ulm i Tyskland udviklet en robot guldsmede til at måle strømstrømmene over og under vingerne ved forskellige klapcyklusser. Selvom de fleste scenarier med guldsmede-svævende ikke var effektive, fandt holdet ud af, at hvis de nederste vinger slår lidt foran de øverste vinger, viser det dobbelte sæt vinger sig mere effektivt til at generere løft, idet det bruger 22 procent mindre kraft til at løfte den samme vægt som et enkelt par.
Den ene specifikke fordel, du får i fire vinger, er manøvredygtigheden og evnen til at plukke ting ud af luften og svæve og pile rundt, siger Jonathan hvordan , en professor ved MIT, der arbejder på flyvende robotter, men som ikke var involveret i guldsmedeprojektet. Det ville være virkelig fantastisk, hvis vi kunne bygge noget, der kom i nærheden af det niveau af ydeevne. Hvis du kan opnå det samme løft ved en lavere effekt, er det nyttigt.
På trods af deres potentielle fordele, er små flyvende robotter, der efterligner guldsmede's smidighed, ikke blevet fremstillet med succes, delvist på grund af kompleksiteten af aerodynamikken omkring fire vinger, og også på grund af fremstillingsproblemer involveret med små flyvende maskiner. Imidlertid kan undersøgelser af vingebevægelser og luftstyrker, der afslører, hvordan guldsmede opnår deres smidighed, gøre det muligt for robotikere til sidst at bygge dygtige, hurtige flyers, der bruger fire vinger.
Multimedier
Se en robot-libelles vingebevægelse, når den er nedsænket i olie.
For at måle luftstrømmene nedsænkede Ulm-forskerne robot-libellen i en tank fyldt med mineralsk olie og krydret med luftbobler. To grønne lasere kombinerede og reflekterede luftboblerne, mens et højhastighedskamera tog billeder med 10 til 20 millisekunders mellemrum. Ved at sammenligne billeder beregnede forskerne strømningsretningen for regioner i tanken.
Med hensyn til firevingede kontra tovingede systemer til et biomimetisk mikroluftfartøj, er det en afvejning, siger Fritz-Olaf Lehmann , en forsker ved University of Ulm, der arbejdede på undersøgelsen. Ved et firefløjet system er ulemperne behovet for et ekstra styresystem og ekstra kraft. Et system med to vinger skal dog inkorporere måder til at ændre vinklen, amplituden og frekvensen af de flagrende vinger for at ændre løft, siger Lehmann. Omvendt kan man med fire vinger bare føre det ene flyvesystem frem mod det andet, og så ændrer man liftproduktionen, siger han. Jeg tror, det gør det meget nemmere at bygge et mikroluftfartøj.
Ved at skabe et autonomt mikroluftfartøj tæller hver lille smule effektivitet, siger Robert Wood , en professor ved Harvard University , som har udviklet nogle af de mindste flyvende robotter . Du kan argumentere for, at hvis du har et firefløjet køretøj, vil du have mere [kontrol] til at hjælpe dig med stabilisering, siger han.
Michael Dickinson , en professor ved Caltech, der arbejder med at forstå og efterligne flueflyvning, siger, at interessen for guldsmede vokser, og at Lehmann-avisen ikke er den første, der indeholder denne form for analyse, men en i en sluse af papirer. Mens undersøgelsen kan tilføje til forståelsen af den subtile aerodynamik ved firevinget flyvning, påpeger Dickinson, at forskere stadig skal udvikle et bedre, lettere batteri, der driver køretøjet og laver et effektivt kontrolsystem.