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MIT Droni di nuova concezione resistenti alle collisioni

Dopo molti precedenti tentativi sul campo, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) sono riusciti a implementare l’agilità degli insetti in robot volanti di piccole dimensioni. Come per molti esempi di tecnologia robotica, il team ha cercato ispirazione nella natura. Gli insetti sono estremamente acrobatici e resistenti alle collisioni in volo e possono navigare in modo efficiente in condizioni mutevoli come raffiche di vento e ostacoli.

Il professor Kevin Yufeng Chen è colui che ha costruito il sistema. È membro del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica e del Laboratorio di Ricerca di Elettronica.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista I EEE Transactions on Robotics . I coautori includevano Zhiijian, studente di dottorato del MIT; Siyi Xu, dottoranda dell’Università di Harvard; e Pakpong Chiraattananon, robotista della City University di Hong Kong.

Robot aerei alimentati da attuatore morbido
I robot aerei si basano su una nuova classe di attuatori morbidi che consentono loro di superare varie sfide fisiche nel volo del mondo reale. Secondo Chen, i robot potrebbero alla fine essere utilizzati dagli esseri umani per impollinare i raccolti o ispezionare macchinari in piccoli spazi.

I droni attuali richiedono spazi aperti a causa della loro incapacità di operare in spazi ristretti, in gran parte a causa del fatto che non sono in grado di gestire le collisioni.

“Se guardiamo la maggior parte dei droni oggi, di solito sono piuttosto grandi”, dice Chen. “La maggior parte delle loro applicazioni riguardano il volo all’aperto. La domanda è: puoi creare robot in scala di insetti che possono muoversi in spazi molto complessi e disordinati? “

Secondo Chen, “La sfida di costruire piccoli robot aerei è immensa”.

Robot simili a insetti
Alternative ai motori in scala ridotta
Uno dei principali limiti dei droni di dimensioni maggiori è che richiedono motori che perdono efficienza quando vengono ridimensionati, motivo per cui Chen afferma che devono esserci alternative.

L’alternativa principale fino a questo punto è stata un attuatore piccolo e rigido realizzato con materiali ceramici piezoelettrici. Questi materiali sono stati responsabili della prima generazione di minuscoli robot volanti. Tuttavia, sono fragili, il che rende difficile per i robot sostenere le collisioni.

Chen ha fatto affidamento su attuatori morbidi per sviluppare un minuscolo robot più affidabile e, a differenza di quelli duri, sono costituiti da sottili cilindri di gomma rivestiti di nanotubi di carbonio. Attraverso il processo di allungamento e contrazione ripetuti causati dalle forze elettrostatiche prodotte, le ali del drone possono battere velocemente.

I nuovi attuatori possono sbattere 500 volte al secondo, come un insetto.

“Puoi colpirlo mentre vola e può riprendersi”, dice Chen. “Può anche fare manovre aggressive come capriole in aria.”

Il drone simile a un insetto pesa solo 0,6 grammi, che è quasi la massa equivalente di un grande calabrone.

“Se vuoi imparare come volano gli insetti, è molto istruttivo costruire un modello di robot in scala”, dice Chen. “Puoi perturbare alcune cose e vedere come influisce sulla cinematica o come cambiano le forze del fluido. Questo ti aiuterà a capire come volano queste cose “.

Chen spera che i robot possano essere utilizzati in vari settori, come l’agricoltura, e le potenziali applicazioni includono la gestione delle colture e le missioni di ricerca e salvataggio.

“Tutte queste cose possono essere molto impegnative per i robot su larga scala esistenti”, afferma Chen.

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