یک سیستم جدید برای به پرواز درآوردن ربات هایی به کوچکی حشرات
به گزارش مداربسته، پژوهشگران «دانشگاه واشنگتن» در پژوهش جدید خود نشان داده اند که یک سیستم بدون ژیروسکوپ می تواند به پرواز کردن ربات هایی کمک نماید که به اندازه حشرات هستند.
به گزارش مداربسته به نقل از ایسنا و به نقل از تک اکسپلور، ربات های سبک وزن و پرنده که به اندازه حشرات کوچک ساخته شده اند، می توانند کاربردهای بسیار ارزشمندی در جهان واقعی داشته باشند. بعنوان مثال، آنها می توانند در پشتیبانی از مأموریت های جستجو و نجات، بازرسی از مکانهای خطرناک و حتی اکتشافات فضایی نقش داشته باشند.
به رغم توانایی این ربات ها، تحقق آنها تابحال دشوار بوده است؛ بخصوص به علت مشکلات فنی که ربات ها هنگام کوشش برای تثبیت پرواز و تکرار مصنوعی قابلیت های ذاتی حشرات با آنها روبرو می شوند.
پژوهشگران «دانشگاه واشنگتن»(University of Washington) به تازگی یک سیستم کنترل پرواز و سنجش باد ابداع نموده اند که می تواند به حل کردن این مشکل چالش برانگیز رباتیک کمک نماید و در نهایت امکان پرواز پایدار ربات هایی حتی به کوچکی یک پشه را فراهم آورد. این سیستم مبتنی بر استفاده از شتاب سنج است؛ سنسوری که می تواند شتاب هر وسیله، جسم یا بدن متحرک را اندازه گیری نماید.
«ساویر فولر»(Sawyer Fuller)، از پژوهشگران این پروژه، در مصاحبه با تک اکسپلور اظهار داشت: حدودا ۴۰ سال است که متخصصان حوزه رباتیک و ریزساخت، رویای ساخت ربات هایی به اندازه پشه را در سر می پرورانند که تنها چند میلی گرم وزن دارند. این ایده اولین بار توسط «آنیتا فلین»(Anita Flynn)، پژوهشگر «دانشگاه کالیفرنیا، برکلی» (UC Berkeley) پیشنهاد شد.
فولر افزود: فلین و «رادنی بروکس»(Rodney Brooks) بعدها مقاله سرگرم کننده «سریع، ارزان و خارج از کنترل: حمله یک ربات به منظومه شمسی» را نوشتند که پیشنهاد فرستادن ربات های کوچک را برای کاوش در منظومه شمسی ارائه نمود. چنین ربات هایی بسیار کوچک تر از ربات های ۱۰۰ میلی گرمی معروف به «روبوفلای»(Robofly) دانشگاه واشنگتن هستند که به اندازه زنبورهای گرده ساخته می شوند و دانشجویان لابراتوار من تابحال برخی از آنها را ساخته اند.
در سالهای اخیر، خیلی از متخصصان رباتیک در سرتاسر جهان کوشیده اند تا سیستم های فعال سازی را برای ربات هایی به اندازه حشره با وزن ۱۰ میلی گرم یا کمتر ابداع کنند و خیلی از آنها مانند پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و «آزمایشگاه های پژوهش ارتش آمریکا»(ARL) موفق شدند. با این حال، تثبیت و کنترل قابل اعتماد پرواز این ربات های فوق العاده کوچک، تابحال مشکل ساز بوده است.
فولر توضیح داد: بعنوان یک قاعده میتوان اظهار داشت که ربات ها و پهپادهای کوچک بالدار، بدون کنترل بازخورد ناپایدار هستند. یک چاره آشکار، اضافه کردن یک ژیروسکوپ به طراحی ربات است.
باآنکه ادغام ژیروسکوپ ها از نظر نظریه می تواند به غلبه بر مشکلات فنی در رابطه با پرواز ربات های پرنده کوچک کمک نماید اما ژیروسکوپ های موجود به اندازه ای که برای پرواز با چنین وسایل سبکی لازم است، سبک یا کارآمد نیستند. سبک ترین ژیروسکوپی که تا به امروز ساخته شده، ۱۵ میلی گرم وزن دارد که پنج میلی گرم بیشتر از وزن یک ربات کامل به اندازه پشه است.
فولر اظهار داشت: چاره پیشنهادی ما برای این مشکل، از پژوهش مقطع دکتری من سرچشمه گرفته است که من هنگام انجام دادن آن دریافتم مگس ها از آنتن های پَر شکل خود برای احساس کردن باد و کنترل پرواز استفاده می نمایند. ما در این پژوهش نشان دادیم که میتوان کاری را که مگس ها انجام می دهند، با استفاده از نوع دیگری از حسگرها انجام داد که همان شتاب سنج است. مزیت قابل توجه روش پیشنهادشده اینست که شتاب سنج ها ذاتا بسیار کوچکتر و کارآمدتر از ژیروسکوپ هستند. آنها در بسته بندی با وزن تنها دو میلی گرم در دسترس قرار دارند.
شتاب سنج ها علاوه بر اینکه سبک تر از ژیروسکوپ ها هستند، در صورت همراهی با ربات های خوب و پویا می توانند به برآورد کردن زاویه شیب ربات ها در حین پرواز هم کمک کنند. فولر و همکارانش در طراحی خود، از یک سنسور جریان نوری به همان اندازه سبک و یک ریزپردازنده کوچک برای برآورد کردن ارتفاع ربات و قدرت باد استفاده کردند.
فولر اظهار داشت: وقتی واکنش شبیه سازی شده سیستم خود نسبت به وزش باد را با واکنش مگس میوه نسبت به یک تندباد مقایسه کردیم، متوجه شدیم که این دو سیستم کاملا مشابه رفتار می کنند. بنابراین، حالا ما یک فرضیه جالب در مورد کنترل پرواز حشرات داریم که باید آنرا آزمایش نماییم. حشرات پرنده ای مانند زنبورها و پروانه ها که ژیروسکوپ ندارند، امکان دارد بتوانند به واسطه سنجش باد با آنتن های خود، پویایی پرواز خویش را تثبیت کنند.
فولر و همکارانش، سیستم خویش را هم در شبیه سازی و هم در آزمایش های جهان واقعی، با استفاده از یک ربات ۳۰ گرمی آزمایش کردند و دریافتند که ربات می تواند پرواز خویش را با موفقیت تثبیت کند و پویایی پرواز مگس های میوه را داشته باشد. آنها امیدوارند که در آینده روی خیلی از ربات های پرنده دیگر همچون ربات های سبک تر با وزن ۱۰ میلی گرم یا کمتر آزمایش شود.
فولر اضافه کرد: ما توانستیم یک سیستم تثبیت کننده پرواز را با استفاده از قطعات در دسترس ابداع نماییم که به اندازه کافی برای یک ربات به اندازه پشه کوچک هستند. ما می خواهیم در پژوهش های بعدی خود، این سیستم را درحال پرواز با روبوفلای نشان دهیم. روبوفلای این امکان را فراهم می آورد تا بار مفید بیشتری به باتری بزرگتر یا سنسورهای دیگر اختصاص داده شود.
این پژوهش، در مجله «ساینس رویوتیکز»(Science Robotics) به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب