昆虫サイズのアジャイルドローン
昆虫は飛行中に著しくアクロバティックで弾力性があります。これらの特性は、突風、障害物、および一般的な不確実性を伴う、空中世界をナビゲートするのに役立ちます。研究者たちは、同様の器用さと弾力性を備えた昆虫サイズのドローンを開発しました。空中ロボットは、実際の飛行の物理的な苦痛に耐えることができる新しいクラスのソフトアクチュエータを搭載しています。ロボットはいつの日か、作物を受粉したり、狭い場所で機械の検査を行ったりすることで、人間を助けることができます。
通常、ドローンは、限られたスペースをナビゲートするのに十分な機敏性も、群衆の中での衝突に耐えるのに十分な堅牢性もないため、広いオープンスペースを必要とします。非常に小さなドローンは、大きなドローンとは根本的に異なる構造を必要とします。大型ドローンは通常、モーターで駆動されますが、サイズが小さくなると効率が低下します。昆虫サイズのドローンの場合、代替案は、圧電セラミック材料で作られた小型で剛性の高いアクチュエーターを採用することでした。圧電セラミックは、第1世代の小型ロボットの飛行を可能にしましたが、非常に壊れやすいものです。これは、昆虫を模倣するロボットを構築する場合の問題です。採餌するマルハナバチは、約1秒に1回の衝突に耐えます。
チームは、硬くて壊れやすいアクチュエータの代わりに、柔らかいアクチュエータを使用して、より弾力性のある小さなドローンを設計しました。ソフトアクチュエータは、カーボンナノチューブでコーティングされた薄いゴム製のシリンダーでできています。カーボンナノチューブに電圧が印加されると、静電力が発生し、ゴム製のシリンダーが圧迫されて伸びます。伸長と収縮が繰り返されると、ドローンの翼が1秒間に500回近く叩かれ、ドローンに昆虫のような弾力性が与えられます。ドローンは飛行中に攻撃されて回復する可能性があり、空中でのソマーサルトのような攻撃的な操作を実行することもできます。ドローンの重さは0.6グラム、つまり大きなマルハナバチの質量とほぼ同じです。チームはトンボのような形をした新しいプロトタイプに取り組んでいますが、ドローンは翼のある小さなカセットテープのように見えます。
ソフトアクチュエータの固有のコンプライアンスにより、ロボットは飛行を大幅に阻害することなく安全に障害物にぶつかることができます。この機能は、雑然とした動的な環境での飛行に最適であり、実際のアプリケーションの数に非常に役立つ可能性があります。これらのアプリケーションに向けた重要なステップは、アクチュエータの高い動作電圧で現在必要とされている有線電源からロボットを解放することです。
ミニドローンは、安全性と機能性を確保するために複雑な機械をナビゲートすることができます。たとえば、タービンエンジンを検査する場合です。ドローンは、タービンプレートの亀裂をチェックするために、小さなカメラで閉鎖空間を移動する必要があります。その他の潜在的な用途には、作物の人工授粉や災害後の捜索救助任務の完了などがあります。
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