المجموعات

RoboBee يطير بدون قيود للمرة الأولى ، أخف مركبة تفعل ذلك على الإطلاق

RoboBee يطير بدون قيود للمرة الأولى ، أخف مركبة تفعل ذلك على الإطلاق

في إنجاز قياسي ، قام باحثو جامعة هارفارد بإطلاق روبوت روبوبي الميكروي الخاص بهم بدون ربط لأول مرة ، مما يجعل الروبوت الذي يبلغ عمره عقودًا أخف آلة على الإطلاق لإنجاز هذا العمل الفذ.

RoboBee يطير بمفرده لأول مرة

نجح المهندسون في جامعة هارفارد في إطلاق روبوت روبوبي الذي يبلغ عمره عقودًا من الزمن بدون قيود للمرة الأولى ، وفقًا لورقة بحثية جديدة نُشرت اليوم في المجلة. طبيعة.

ذات صلة: تعلم كيفية صنع الروبوتات دون معرفة كيفية الترميز

زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد نوح جافريس ، وهو أيضًا المؤلف الرئيسي لورقة اليوم ، ودكتوراه في جامعة هارفارد. عملت المرشحة والمؤلفة المشاركة إليزابيث فاريل هيلبلينج في مشروع RoboBee لمدة ست سنوات تقريبًا عندما انقلبت في أغسطس الماضي على مصابيح الهالوجين عالية الكثافة التي أعطت الخلايا الكهروضوئية في RoboBee الطاقة التي تحتاجها لتحقيق رحلتها التاريخية.

قال روبرت وود ، الباحث الرئيسي في مشروع RoboBee ، وأستاذ الهندسة والعلوم التطبيقية في كلية تشارلز ريفر للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد: "هذه نتيجة عدة عقود في طور الإعداد".

التحدي الذي يواجه فريق هارفارد هو تحدٍ مألوف لأي مشروع هندسي ، ولكن بشكل خاص للروبوتات: موازنة وزن الآلة مع المكونات التي تشغلها ، سواء كانت بطارية أو لوحة كهروضوئية.

سيهيمن هذا التحدي على أي تحدٍ آخر تقريبًا بمجرد وصولك إلى حجم الروبوتات التي يقل وزنها عن 500 ملليغرام ، وهو مجال يعرف باسم الروبوتات الدقيقة. في هذا المقياس ، تستهلك البطاريات الأخف وزنا المتاحة حاليًا أكثر من نصف هذا الوزن ، مما يجعل المحركات التي تحول الطاقة من البطارية إلى الطاقة الحركية التي تحرك الروبوت أضعف من أن تكون فعالة.

وفي الوقت نفسه ، لا تزن الخلايا الكهروضوئية نفس القدر تقريبًا ، ولكن الخلايا الكهروضوئية الأصغر لا تزال محدودة في كمية الطاقة التي يمكن أن تنتجها ، وحتى الآن لم يكن هذا قادرًا على توليد عدد الملي واط اللازم لتشغيل مشغلات الجناح. من أجل RoboBee. وهذا يعني أنه حتى الآن ، كان RoboBee بحاجة إلى أن يتم ربطه بمصدر طاقة خارجي للطيران.

تتطلب الرحلة قدرًا كبيرًا من القوة

قال وود: "إن تعزيز الرحلة أمر يشبه كاتش 22 حيث تصبح المقايضة بين الكتلة والقوة إشكالية للغاية على النطاقات الصغيرة حيث يكون الطيران غير فعال بطبيعته". "ولا يساعد حتى أن أصغر البطاريات المتاحة تجاريًا تزن أكثر بكثير من الروبوت."

نتيجة لذلك ، لا يبدو أن هناك الكثير الذي يمكنهم تحسينه من حيث توليد الطاقة. باستخدام مجموعة من أصغر الخلايا الشمسية المتاحة تجاريًا ، والتي تزن كل منها حوالي 10 ملليجرام ، كان على علماء هارفارد إيجاد طرق لتحقيق أقصى استفادة منها. حتى تحت أشعة الشمس الشديدة الممكنة ، توفر هذه الخلايا 0.76 ملي واط لكل مليغرام من الطاقة.

لذلك ، عاد الفريق وبدأ في إجراء العديد من التغييرات الرئيسية على تصميم RoboBee ، بما في ذلك إضافة مهمة لمجموعة ثانية من الأجنحة. أثبت RoboBee X-Wing الجديد ، كما اعتاد الباحثون على تسمية التصميم الجديد ، أنه أقوى بكثير من سابقاته.

قال Jafferis: "التغيير من جناحين إلى أربعة أجنحة ، بالإضافة إلى تغييرات أقل وضوحًا في المشغل ونسبة ناقل الحركة ، جعل السيارة أكثر كفاءة ، ومنحها مزيدًا من الرفع ، وسمح لنا بوضع كل ما نحتاجه على متن الطائرة دون استخدام مزيد من الطاقة."

بوزن إجمالي يبلغ 259 ملليجرام فقط - حوالي ربع وزن مشبك الورق القياسي - تمكن الباحثون من استخدام مصابيح هالوجين عالية الكثافة لتزويد RoboBee X-Wing بالطاقة التي يحتاجها للإقلاع وتحقيق رحلة مستمرة. ، حسب ورقتهم. عند 120 ملي واط ، الطاقة التي يحتاجها RoboBee X-Wing ليست كافية حتى لتشغيل مصباح كهربائي واحد على سلسلة من أضواء عيد الميلاد ، لكنها لا تزال ثلاثة أضعاف الطاقة التي يمكن أن تنتجها مصفوفتها الشمسية تحت أشعة الشمس الشديدة . على هذا النحو ، فإن RoboBee ، في حين أنها غير مقيدة بالطاقة الخارجية ، عالقة تحت أضواء اصطناعية في المختبر في الوقت الحالي.

يفتقر الروبوت الصغير أيضًا إلى أي نوع من آليات التحكم على متن الطائرة ، لذلك في حين أنه يمكنه تحمل الطيران ، فإنه لا يمكنه التحكم في المكان الذي يتجه إليه. لا يزال فريق RoboBee يواجه هذه التحديات وغيرها ، ولكن بعد عقد من الحاجة إلى توصيله للعمل على الإطلاق ، لا يزال الفريق قد تخطى عقبة كبيرة.

"على مدار عمر هذا المشروع ، قمنا بتطوير حلول متسلسلة للمشكلات الصعبة ، مثل كيفية بناء أجهزة معقدة بمقاييس ملليمتر ، وكيفية إنشاء عضلات صناعية عالية الأداء بمقياس ملليمتر ، وتصميمات مستوحاة من الحيوية ، وأجهزة استشعار جديدة ، واستراتيجيات التحكم في الطيران ، "قال وود. "الآن وقد بدأت حلول الطاقة في الظهور ، فإن الخطوة التالية هي التحكم على متن الطائرة."

باختصار ، الهندسة على أي نطاق هي عملية لا تنتهي من التحسينات المتكررة التي تعالج تحديًا واحدًا في كل مرة ، ولا يختلف RoboBee.

قال هيلبلينج: "عندما ترى الهندسة في الأفلام ، إذا لم ينجح شيء ما ، يقوم الناس باختراقها مرة أو مرتين وفجأة. العلم الحقيقي ليس كذلك". "لقد اخترقنا هذه المشكلة بكل طريقة لتحقيق ما فعلناه أخيرًا. في النهاية ، إنه أمر مثير للغاية."


شاهد الفيديو: TOP 7 Smallest Drones In the WORLD! (شهر اكتوبر 2021).