Летающие насекомые - мухи, пчёлы, стрекозы и комары - легко проскакивают сквозь узкие щели и не разбиваются при ударах о препятствия. Летающие роботы, напротив, часто падают и ломаются при контакте с поверхностями. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) представили крошечного робота, который лучше повторяет устойчивость насекомых. Работа опубликована в журнале Science Robotics.

Робот весит всего 185 миллиграммов - менее пятой части грамма. Он полностью сделан из полимеров - материалов, состоящих из длинных цепочек связанных молекул. Конструкция объединяет мягкую "мышцу", приводимую в движение электричеством, и гибкие крылья конической формы. В отличие от многих миниатюрных роботов, здесь нет хрупких механических передач: полимерная плёнка сама быстро изгибается и напрямую взмахивает крыльями.

"Мышца" крыльев - тонкая плёнка из релаксорного сегнетоэлектрического полимера. Под действием электрического поля материал расширяется - это явление называют электрострикцией, и оно обратимо. Учёные используют такое движение, чтобы создавать мощные взмахи с очень быстрой реакцией. Асимметричная аэродинамическая форма и частичная деформация крыльев при каждом взмахе позволяют создавать подъёмную силу, а гибкость помогает крыльям сгибаться при контакте. Материал крыльев не склонен к заломам, что повышает устойчивость к ударам.

Первый прототип получал питание по внешним проводам. В испытаниях робот самостоятельно отрывался от земли, поднимаясь в среднем со скоростью 40 сантиметров в секунду, и создавал подъёмную силу, втрое превышающую собственный вес. Кроме того, он возобновлял полёт после удара мухобойкой и после того, как его расплющивали тяжёлым грузом.

Авторы подчёркивают, что пока это лабораторный прототип, а не готовый продукт. В будущем они планируют добавить бортовой источник питания, электронику управления и сенсоры. Следующие задачи - улучшить управление полётом, включая повороты и посадку, а также увеличить полезную нагрузку. В более отдалённой перспективе робота хотят испытать для мониторинга окружающей среды, опыления в сельском хозяйстве и поисково-спасательных работ. Для этого потребуется дальнейшая доработка, но устойчивость к столкновениям может стать важным шагом к надёжной работе в реальных условиях.

Источник: Tech Xplore