تطوير روبوت بحجم النحل قادر على الطيران بلا محركات أو تروس تقليدية

طوّر فريق من جامعة بريستول، نظام قيادة جديد للروبوتات ذاتية الحركة ذات الأجنحة المرفرفة، والتي تشبه الحشرات إلى حد كبير، باستخدام طريقة جديدة للضغط الكهروميكانيكي الذي يلغي الحاجة إلى المحركات والتروس التقليدية.

هذا التقدم الجديد، الذي نُشر اليوم في مجلة Science Robotics، يمكن أن يمهد الطريق لروبوتات طيران صغيرة أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر فاعلية للرصد البيئي والبحث والإنقاذ والنشر في البيئات الخطرة.

وحتى الآن، استخدمت الروبوتات الطائرة الصغيرة النموذجية المحركات والتروس وأنظمة النقل المعقدة الأخرى لتحقيق حركة الأجنحة لأعلى ولأسفل، وقد أضاف هذا تعقيدًا ووزنًا وتأثيرات ديناميكية غير مرغوب فيها.

التصميم مستوحى من النحل والحشرات الطائرة الأخرى، حيث نجح باحثون من كلية الهندسة في بريستول، بقيادة أستاذ الروبوتات جوناثان روسيتر، في إثبات نظام عضلي اصطناعي مباشر، يُطلق عليه اسم Zipping Actuator (LAZA)، والذي يحقق حركة الجناح.
يعمل نظام LAZA على تبسيط آلية الخفقان إلى حد كبير، مما يتيح التصغير المستقبلي للروبوتات المرفرفة وصولاً إلى حجم الحشرات.

وأظهر الفريق كيف يمكن لزوج من الأجنحة المرفرفة التي تعمل بالطاقة من LAZA أن يوفر قوة أكبر مقارنةً مع عضلات الحشرات من نفس الوزن، وهو ما يكفي لتحليق روبوت عبر غرفة بطول 18 جسمًا في الثانية.

وأوضح الباحثون أيضًا كيف يمكن لـ LAZA تقديم رفرفة ثابتة على مدار أكثر من مليون دورة، وهو أمر مهم لصنع روبوتات ترفرف يمكنها القيام برحلات طويلة المدى.

ويتوقع الفريق أن يتم اعتماد LAZA كحجر أساسي لمجموعة من الروبوتات الطائرة المستقلة التي تشبه الحشرات، وقال الدكتور تيم هيلبس، المؤلف الرئيسي ومطور نظام LAZA ، "باستخدام LAZA ، نطبق القوى الكهروستاتيكية مباشرة على الجناح، بدلاً من نظام نقل معقد وغير فعال. وهذا يؤدي إلى أداء أفضل وتصميم أبسط وفتح فئة جديدة من المركبات الهوائية الدقيقة منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن للتطبيقات المستقبلية، مثل الفحص المستقل لتوربينات الرياح البحرية ".

وأضاف البروفيسور روسيتر: "إن صنع روبوتات صغيرة ذات أجنحة صغيرة وذات أداء أفضل يمثل تحديًا كبيرًا. تعد LAZA خطوة مهمة نحو الروبوتات الطائرة المستقلة التي يمكن أن تكون صغيرة مثل الحشرات وتؤدي مهامًا حرجة بيئيًا مثل تلقيح النبات والأدوار الناشئة المثيرة مثل العثور على الناس في المباني المنهارة".