Роботы на основе оригами, работающие от аккумуляторов, трансформируются в воздухе

Исследователи из Вашингтонского университета создали роботов-«микрофлаеров», способных изменять свое движение в воздухе. В статье Science Robotics рассказывается, что эти миниатюрные устройства используют складку оригами Миура-ори, изменяя траекторию полета от хаотичного кувыркания к прямому падению вниз.

Выпущенные из беспилотников, эти микрофлайеры используют ряд методов управления, чтобы определить момент переключения движения. Среди них — бортовые датчики давления (для измерения высоты), таймеры и сигналы Bluetooth.

При весе всего 400 миллиграммов — примерно половина веса гвоздя — эти роботы способны преодолеть расстояние до футбольного поля при запуске с высоты около 131 фута в условиях слабого ветра. Они оснащены приводами, работающими без батарей, схемами сбора солнечной энергии и контроллером. Кроме того, во время полета они способны измерять такие факторы, как температура и влажность, в режиме реального времени.

Природа встречается с робототехникой

«Дизайн, вдохновленный оригами, раскрыл новые возможности микрофлаеров», — отметил Викрам Айер, соавтор статьи и доцент Школы компьютерных наук и инженерии имени Пола Г. Аллена в UW.

Черпая вдохновение в геометрических узорах листьев, команда объединила складку Миура-ори с технологией сбора энергии и мини-актуаторами. Такая синергия позволяет микрофлаерам имитировать различные полеты листьев. Например, в развернутом виде они двигаются хаотично, как листья вяза. А в сложенном состоянии они грациозно опускаются, как кленовый лист. «Этот прорыв позволяет нам управлять спуском микрофлаера без батарей, что ранее было немыслимо», — добавил Айер.

Решение проектных задач

Эти чудо-роботы созданы для того, чтобы:

1. Сохраняют жесткость, исключающую самопроизвольный переход в сложенное состояние до приема сигнала.
2. Быстрое переключение между состояниями. Встроенным исполнительным механизмам требуется всего около 25 миллисекунд, чтобы начать процесс складывания.
3. Благодаря питанию от солнечной батареи они меняют свою форму, не нуждаясь во внешнем питании.

Пока микрофлаеры могут переходить только из режима кувыркания в режим прямого падения. Однако эта возможность позволяет одновременно управлять несколькими устройствами, обеспечивая их разброс в разных направлениях во время падения.

Дальнейшие планы команды еще более амбициозны: создание микрофлаеров, способных перемещаться в обоих направлениях, обеспечивая точную посадку даже в условиях порывистого ветра.