03/02/2022
Door Ad Spijkers
Wetenschappers uit Bristol hebben een nieuw aandrijfsysteem voor vliegende microrobots ontwikkeld.
Onderzoekers aan de University of Bristol hebben een nieuw aandrijfsysteem voor autonome robots met klapvleugels ontwikkeld. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een nieuwe methode van elektromechanische beweging die de noodzaak voor conventionele motoren en tandwielen overbodig maakt. Deze nieuwe aandrijving zou de weg kunnen effenen voor kleinere, lichtere en effectievere vliegende microrobots voor omgevingsbewaking, opsporing en redding en inzet in gevaarlijke omgevingen.
Aandrijving
Tot nu toe hebben vliegende microrobots motoren, tandwielen en andere complexe transmissiesystemen gebruikt om de op en neergaande beweging van de vleugels te bereiken. Dit brengt complexiteit, gewicht en ongewenste dynamische effecten met zich mee.
Geïnspireerd door bijen en andere vliegende insecten, hebben onderzoekers van de University of Bristol een direct aangedreven kunstspiersysteem ontwikkeld, de Liquid Amplified Zipping Actuator (LAZA). Deze aandrijving realiseert vleugelbewegingen zonder draaiende delen of tandwielen. Het systeem vereenvoudigt het klapmechanisme aanzienlijk, waardoor toekomstige miniaturisatie van klaprobots tot de grootte van insecten mogelijk wordt. Onderstaande video geeft de werking weer.
Een paar door LAZA aangedreven slagvleugels kan meer kracht leveren in vergelijking met insectenspieren van hetzelfde gewicht. Het is genoeg om een robot met achttien lichaamslengtes per seconde door een kamer te laten vliegen. De onderzoekers demonstreerden ook hoe de LAZA consistent kan klappen over meer dan een miljoen cycli, wat belangrijk is voor het maken van klappende robots die langeafstandsvluchten kunnen maken.
Uitdagingen
Het team verwacht dat de LAZA zal worden geadopteerd als een fundamentele bouwsteen voor een reeks autonome insectachtige vliegende robots. Met het systeem passen ze elektrostatische krachten rechtstreeks op de vleugel toe, in plaats van via een complex, inefficiënt transmissiesysteem. Dit leidt tot betere prestaties, een eenvoudiger ontwerp en zal een nieuwe klasse van goedkope, lichtgewicht klapperende microluchtvoertuigen binnen bereik brengen voor toekomstige toepassingen, zoals autonome inspectie van offshore windturbines.
Het is een uitdaging om kleinere en beter presterende microrobots met klapvleugels te maken. LAZA is een stap in de richting van autonome vliegende robots die zo klein kunnen zijn als insecten. Ze kunnen milieukritieke taken uitvoeren, zoals bestuiving van planten en nieuwe rollen zoals het vinden van mensen in ingestorte gebouwen.
Foto: screenshot video University of Bristol