Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны и Университета Конкук создали миниатюрного летающего робота, вдохновляясь способностью насекомых прижимать крылья к телу в состоянии покоя и раскрывать их для полёта. Они считают, что такой робот «может использоваться для поисково-спасательных операций в ограниченном пространстве. Когда полет невозможен, робот может сесть на любую поверхность, а затем переключиться на другие режимы передвижения».
Идея создания робота по образу животного не нова. Люди веками наблюдают за чудесами природы и вдохновляются ими для собственных изобретений. Существует отдельная наука — бионика, и её подраздел — биомиметика, в основе которой лежит принцип заимствования у животных идей и основных элементов для новых технологий.
Например, группа инженеров Северо-Западного университета спроектировала крошечного робота-краба размером меньше блохи, способного ползать, сгибаться и даже прыгать. Робот-дрон по образу пчелы имитирует тактику насекомых для экономии заряда батареи. Однако учёные, создавшие миниатюрного летающего робота, похожего на жука-носорога, утверждают, что их робот уникален, так как умеет складывать крылья в состоянии покоя и раскрывает их, чтобы взлететь.
Разработанный исследователями летающий микроробот с раскладывающимися маховыми крыльями весит 18 грамм и примерно в два раза крупнее настоящего жука-носорога.
Ранее считалось, что, что насекомые, включая жуков, используют грудные мышцы для развёртывания и втягивания крыльев, подобно птицам и летучим мышам. Попытки имитировать эти действия при создании роботов в прошлом были сосредоточены на воспроизведении динамики крыльев жуков с использованием структур, похожих на оригами, без учёта движений у основания задних крыльев.
Исследователь Хоанг-Ву Фан (Hoang-Vu Phan) обнаружил, что жук-носорог использует свои надкрылья и силы взмахов, чтобы развернуть задние крылья для полёта. Затем, как только насекомое прекращает полёт и приземляется на поверхность, оно использует надкрылья, чтобы «оттолкнуть» задние крылья обратно на своё тело. Оба действия являются пассивными по своей природе и не требуют использования грудных мышц, которые поддерживают полёт птиц и летучих мышей.
«Внедрив этот пассивный механизм в роботов с машущими крыльями, мы впервые продемонстрировали, что в отличие от существующих роботов, которые фиксируют свои крылья в полностью выдвинутой конфигурации, наш робот может складывать крылья вдоль тела в состоянии покоя», — сообщил Фан.
«Для простоты мы использовали эластичные сухожилия, установленные в подмышках, которые позволяют роботу пассивно складывать крылья, — рассказал он. — Активируя взмах, робот может пассивно раскрыть крылья, чтобы взлететь и поддерживать стабильный полет. […] после приземления крылья быстро и пассивно убираются обратно в корпус без необходимости использования каких-либо дополнительных приводов».
Идея разработчиков заключается в том, что роботов со складывающимися крыльями можно использовать для поисково-спасательных операций в замкнутых пространствах. Примером может служить вход в обрушившееся здание, куда люди не могут попасть. Оказавшись внутри здания, робот может приземлиться, сложить крылья, а затем передвигаться шагом или ползком.
Летающий робот-жук в настоящее время проходит цикл испытаний с весьма многообещающими результатами. По окончании тестирования учёные планируют доработать робота и проверить его функционирование в различных реальных сценариях.