محققان امیدوارند که حشره های مکانیکی بتوانند به دانشمندان در نجات آب و هوا کمک کنند.
این یکی از حشرات پرنده است که شما نمی خواهید آن را با مگس کش بکشید. این حشره گاز نمی گیرد، نیش نمی زند و یا عامل گسترش بیماری نیست. روزی می تواند یک حافظ زندگی و محیط زیست باشد. در طول زمان، می تواند محصولات کشاورزی را بررسی کند، آتش سوزی ها را شناسایی کند، در میان خریابه های به جا مانده از یک فاجعه به دنبال بازماندگان بگردد و نشت گازها، بویژه گاز گرم کننده زمین یعنی متان را شناسایی کند، یک گاز گلخانه ای قدرتمند که بارها از دی اکسید کربن قوی تر است.
معرفی ... ربات پرنده!
این اولین حشره پرنده رباتیک است که بدون اتصال به یک منبع قدرت در زمین، وزن کمی بیشتر از یک خلال دندان دارد و با استفاده از حرکات بال های کوچک خود، بدون داشتن پروانه، به شکلی که هواپیماهای بدون سرنشین دارند، توسط پرتو لیزر هدایت می شود. یک مدار کوچک برقی، انرژی لیزر را به برق تبدیل می کند، که باعث می شود بالهای آن حرکت کنند.
در حال حاضر، RoboFly تنها می تواند پرواز کند و فرود بیاید - اما بریدن بند ناف تنها آغاز راه است. سایبر فولر، استادیار بخش مهندسی مکانیک دانشگاه واشنگتن و یکی از سازندگان آن، می گوید: "قبل از این، مفهوم ربات های پرنده بی سیم به اندازه حشرات، مثل داستان های علمی تخیلی بود." "RoboFly جدید بی سیم ما نشان می دهد که آنها بسیار نزدیک تر به زندگی واقعی شده اند."
محققان یافته های خود را در کنفرانس بین المللی رباتیک و اتوماسیون در بریزبن (استرالیا) ارائه دادند.
مهندسان دانشگاه واشنگتن که RoboFly را خلق کرده اند، ربات پرنده بی سیم جدید خود را بررسی می کنند.
ردیف عقب (چپ به راست): یوگس چوکواد، سویر فولر، شیام گلکوتا؛ ردیف اول: ویکارام ایور، یوهان جیمز.
عکس از: مارک استون، دانشگاه واشنگتن
در نهایت، دانشمندان بر این باورند که اختراع آن ها قادر به شناور ماندن، چسبیدن به چیزها و پرواز با فرمان گرفتن توسط لیزر است. احتمالا به آن باتری های کوچکی اضافه کنند و یا انرژی سیگنال های فرکانسی رادیویی را جمع آوری کنند. هدف این است که آن را به انجام وظایف ویژه مانند نظارت بر رشد محصولات کشاورزی و تشخیص نشت گاز هدایت کنند. آنها حتی فکر می کنند ممکن است بشود این محصول را با ردیاب های دود تجهیز کند تا بتوانند آتش سوزی های جنگل ها را سریعتر از ربات های بزرگ پیدا کنند.
فولر می گوید: "مطالعات نشان داده است که نشت گاز طبیعی - متان - ممکن است خیلی شایع باشد که ممکن است گازهای گلخانه ای ناشی از هر واحد انرژی آن از ذغال سنگ بدتر باشد." "این بدان علت است که گاز طبیعی دارای تأثیر بیشتری از لحاظ گازهای گلخانه ای نسبت به دی اکسید کربن است که از سوختن سوخت کربن بوجود می آید. امید من این است که ایجاد یک تکنولوژی که باعث راحتی پیدا کردن نشت شود و این کار کمک خواهد کرد که از آن به راحتی جلوگیری کنیم. "
RoboFly اولین روبات ساخته شده با اندازه یک حشره که کمی بزرگتر از یک خلال دندان است
مارک استون، دانشگان واشنگتن
سناریوی طراحی شده این چنین کار می کند:
فولر توضیح می دهد: "شما قادر به خرید یک ظرف کوچک از این ربات های پرنده کوچک هستید، آن را باز کنید و همه آنها به تنهایی پرواز خواهند کرد و هوا را برای یافتن نشت ها دنبال می کنند." "هنگامی که آنها پیدا کرده اند، آنها در نزدیکی آن فرود می آیند و شروع به چشمک زدن نور می کنند. پس انسان فقط باید به اطراف نگاه کند تا ببیند کجا نشت می کند. این کار فرایند زجرآور و خطرناک پوشش محل با استفاده از یک سنسور گاز با دست انجام می شود را جایگزین می کند. این همان کاری است که اکنون انجام می شود. "
او می گوید تا رسیدن به سطح استقلال لازم برای انجام این کار هنوز چند سال فاصله داریم. فولر می گوید: "همانطور که گفتم، من فکر می کنم که این امر امکان پذیر است." "طبیعت ثابت کرده است که می توان در همه گونه های حشرات، از مگس ها تا پشه ها، با استفاده از اطلاعاتی که حمل می کنند ماده شیمیایی موجود در فضا را برای پیدا کردن منبع آن مورد استفاده قرار داد."
سنسورها در قله کوه سطح گاز متان را در هوای شهر لس آنجلس بررسی می کنند
عکس از ناسا
فالر می گوید: "این دستگاه همچنین می تواند کاربردهای ارزشمندی در کشاورزی داشته باشد: " زیرسایه گیاهان پرواز می کند و به دنبال بیماری و اندازه گیری پارامترهای مانند رطوبت می گردد. با جزئیاتی بسیار دقیق تر از آنچه که ممکن است با هواپیماهای بدون سرنشین امکان پذیر باشد. امکان ایجاد نوع جدیدی از «میکرو کشاورزی» که می تواند برای آب و هوای محل بهینه شده باشد و تولید محصول را بهینه کند نیز از جمله اهداف ساخت این ربات است."
بنابراین، او میگوید: "رها کردن این ربات ها در فضا واقعا قدمی ضروری بود تا آنها بتوانند آزادانه پرواز کنند تا برنامه هایی را که ما پیشبینی کرده ایم را انجام دهد. "
پرچینگ (Perching) - باقی ماندن در بالا با وزوز کردن یا بال زدن، فرودآمدن و ماندن در آنجا - هدف دیگر این پروژه است. "پرچینگ چیزی است که ما به آن علاقه مند هستیم زیرا این یک راه بسیار کارآمد برای مدت زمان های طولانی است و این در پروژه RoboBee که هنوز در آن نقطه قرار دارد، نشان داده شده است." جوهانس جیمز، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک و عضو تیم "ما قبلا در آنجا شروع کرده ایم".
به گفته جیمز، مگس های روباتیک می توانند برای پشتیبانی از یک خط لوله یا در یک مرکز تصفیه و برای انجام طولانی مدت سنجش در طول لوله ها، حرکت کنند و سپس در هر جای دیگری حرکت کنند تا اطلاعات بیشتری را جمع آوری کنند. همچنین، به علت این که بال زدن مداوم انرژی را کاهش می دهد، توانایی بدون بال زدن در یک جا ماندن موجب صرفه جویی در انرژی می شود.
او می گوید: "این نوع از حسگرهای توزیع شده، به شما یک مزیت بزرگ را در برابر یک ربات گران قیمت برای کاربردهای سختی مانند پیدا کردن نشتی ها می دهد. "توانایی حرکت کردن مانند حشرات و حرکت به موازات زمین به این امر کمک می کند تا آنها بتوانند طولانی تر عمل کنند."
آتشنشانان مشغول مهار نشتی لوله در بروکلین نیویورک هستند (سال 2016)
تیم از یک پرتو لیزر باریک و نامرئی برای تأمین انرژی ربات استفاده کرد و با آن سلولهای فتوولتائیک متصل شده در بالای ربات را هدف قرار داد که نور لیزر را به الکتریسیته تبدیل می کرد. اما لیزر به تنهایی نمیتواند به اندازه کافی ولتاژ تولید کند تا بتواند بالها را به حرکت وادار کند. بنابراین دانشمندان همچنین یک مدار را طراحی کردند تا ولتاژ خروجی از سلول ها را به اندازه کافی برای بال زدن افزایش دهد. در نهایت، این تیم امیدوار است که از باتری ها به عنوان منبع انرژی استفاده کند، اما در حال حاضر آنها برای ربات های پرنده با اندازه یک مگس بسیار سنگین هستند.
جیمز می افزاید: "کار آینده، در مورد بهبود راه حل های تأمین انرژی، شامل لیزر برای پرواز طولانی مدت، جمع آوری انرژی از سطوح نور محیط برای پروازهای کوتاه و سپس شارژ دوباره و سومی که واقعا من را هیجان زده می کند، قدرت بی سیم از طریق کویل های متصل شده به روبات است، تقریبا در امتداد پروژه های Wardenclyffe نیکلا تسلا و Colorado Springs." "توضیح سومی، دشوار است، اما قطعا خیلی جالب خواهد بود."
دانشمندان همچنین یک میکروکنترلر در مدار حشره قرار داده اند که مانند یک مغز عمل می کند و به بال ها می گوید که چه زمانی شروع به حرکت کنند.
جیمز اشاره می کند که این ابداعات روباتیک حتی ممکن است دانش دانشمندان از حشرات دنیای واقعی را افزایش دهند.
او گفت: "ما هنوز خیلی خوب نمی دانیم که حشرات چگونه پرواز می کنند." "در واقع، وقتی که شما در مورد آن فکر می کنید شگفت زده می شوید. این جایی است که RoboFly می تواند کمک کند. روبات ها برای تحقیقات بیولوژیکی بسیار ارزشمند هستند و توسعه RoboFly بی سیم گام مهمی در درک رفتار حشرات واقعی است. "
منبع: Popsci
مهندسین انرژی این ربات پرنده را با قرار دادن یک پرتو لیزر در یک سلول فوتوولتائیک (آبی) بالای ربات تأمین می کنند.
