Крошечный робот-пчела, покоривший воздух и воду, перешёл на новую ступень эволюции

Новое поколение робота-пчелы RoboBee оснащено выносными опорами и двигателем для взлёта с поверхности воды.

Фото Yufeng Chen / Harvard SEAS.

В 2013 году инженеры Гарварского университета впервые представили миниатюрного летающего робота-пчелу. С тех пор RoboBee (РобоПчела) прошёл несколько стадий модернизации: научился нырять под воду и прикрепляться к потолку. И вот пришла пора новых достижений. На этот раз крошечный летающий аппарат научился выпрыгивать из воды, чтобы продолжить свой полёт.

Устройство оснащено прозрачными крыльями, которые совершают 120 взмахов в минуту и позволяют роботу летать по воздуху и плавать под водой. Первая модель весила всего 80 миллиграммов и была настолько лёгкой, что не могла преодолеть поверхностное натяжение воды и нырнуть. Тогда авторы нашли простое решение. Перед погружением робот прекращал "хлопать крыльями" и буквально падал в воду, после чего крылья возобновляли работу в режиме плавания.

Изначально РобоПчела задумывалась, как потенциальное средство для биологических исследований и экологического мониторинга. А для того, чтобы собрать образцы и провести измерения, недостаточно погрузиться в воду ­– нужно ещё вынырнуть и взлететь. Вот с этим у предыдущего поколения были проблемы.

А виновато всё то же поверхностное натяжение воды. Чрезвычайно лёгкий робот упирался в приграничный слой воды, как в потолок, и не мог выбраться из ловушки.

Чтобы решить эту проблему, команда разработчиков дополнила конструкцию четырьмя выносными опорами и центральной камерой для сбора газа. Камера обеспечивает достаточную плавучесть, чтобы поднять крылья над водой, а опоры стабилизируют устройство во время плавания. Но и этого оказалось недостаточно, чтобы оторваться и взлететь.

 

И тут на помощь пришла расположенная внутри камеры электролитическая ячейка, в которой вода расщепляется на водород и кислород. Горючий газ скапливается в камере, куда в определённый момент подаётся икра. Раскалённые продукты взрыва вырываются наружу и выталкивают робота из воды, после чего в дело вновь вступают крылья.

"Усовершенствованный дизайн устройства позволил более чем в три раза увеличить грузоподъёмность по сравнению с предыдущим поколением РобоПчелы, — говорит соавтор проекта Юфэн Чен (Yufeng Chen). — Эта дополнительная полезная нагрузка позволила нам добавить газовую камеру, электролитические пластины, генератор искры и плавучие выносные опоры. В результате вес робота достиг 175 миллиграммов".

Правда, пока из-за отсутствия ряда датчиков вынырнувший аппарат не способен совершать длительный перелёт, но может стабилизировать своё положение в воздухе и плавно приземлиться (или приводниться). Команда обещает, что в будущем этот недостаток также будет исправлен.

Стоит отметить, что новая модель робота, подробно описанная в журнале Science Robotics, не является уникальной по набору функций. Ранее другая команда инженеров представила компактный беспилотник, который ныряет как птица и выныривает как летучая рыба .