Акробатические жуки-боты могут вдохновить на новейший "скачок" в сельском хозяйстве

Рой роботов-жучков может в скором времени перемещаться между сельскохозяйственными культурами, чтобы исследовать здоровье растений.

Отредактировано 2023-25-06
График жука-щелкуна и роботизированных приводовНовые приводы в роботах могут имитировать прыгающие мышцы жуков-щелкунов.

Роботы, вдохновленные животными, сейчас на пике популярности, причем последние творения черпают способности у птиц, змей, осьминогов и даже насекомых. Царство жучков только что предложило свое новейшее вдохновение, которое может принести огромную пользу в очень малых масштабах.

Группа исследователей в области машиностроения из нескольких университетов провела последнее десятилетие, изучая эволюцию, анатомию и движения жуков-щелкунов. В последние годы группа сосредоточилась на том, как мышца в грудной клетке крошечного насекомого позволяет ему не только перемещаться во много раз больше длины своего тела, но и выпрямляться, если его перевернуть на спину. Этот способ передвижения, известный как защелкивание, рассматривается как естественная особенность, которая может быть использована в робототехнике.

В новой работе, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством Самеха Тауфика разработала серию свернутых актуаторов, которые имитируют анатомию жуков-щелкунов. При натяжении устройство в форме балки сгибается и накапливает упругую энергию, как грудная мышца насекомых. Когда актуатор отпускается, возникающий при этом усиленный толчок поднимает крошечного робота вверх, позволяя ему маневрировать над препятствиями примерно с той же скоростью, что и настоящий жук. Это движение, известное как каскадное динамическое сгибание, может быть использовано будущими роботами для перемещения и изучения внутренностей больших систем, таких как реактивные турбины, с помощью небольших бортовых камер.

В своем заявлении Тауфик пояснил, что команда экспериментировала с четырьмя вариантами роботизированных приводов, чтобы определить наиболее экономичные и эффективные на основе биологических данных и математического моделирования. В итоге две конструкции успешно привели роботов в движение без необходимости ручного вмешательства.

"В будущем у нас нет определенного подхода к точной конструкции следующего поколения этих роботов, но это исследование закладывает основу для эволюции этой технологии", - сказал Тауфик, пояснив, что весь процесс проб и ошибок похож на биологическую эволюцию.

Ученые также считают, что будущие роботы размером с насекомое, использующие каскадные актуаторы динамического смятия, могут быть развернуты среди сельскохозяйственных объектов, таких как крупные фермы. Часто такие технологии, как дроны и роверы, осуществляют мониторинг полей, но эти миниатюрные устройства могут открыть совершенно новые, более тонкие методы наблюдения и записи.