Ученые из MIT (Massachusetts Institute of Technology) разрабатывают роботизированных насекомых, которые в будущем смогут массово вылетать из механических ульев и опылять с невероятной скоростью растения. Эта технология может значительно увеличить урожайность фруктов и овощей без вреда для окружающей среды.
Искусственное опыление — это процесс, при котором люди вручную переносят пыльцу с одного цветка на другой. В последние годы появились более продвинутые методы, включая механическое опыление. Идея использования роботов-насекомых не нова, но раньше такие устройства сталкивались с проблемами: их батареи быстро разряжались, а скорость и маневренность уступали настоящим пчелам и другим насекомым.
Однако в новой статье, опубликованной 15 января в журнале Science Robotics, команда MIT представила обновленный дизайн, который устраняет недостатки предыдущих моделей.
Роботы-насекомые стали легче, точнее и более выносливыми
По словам ученых, новая версия способна летать в 100 раз дольше предшественников, оставаясь при этом легче и имея достаточно места для размещения батарей. Улучшились также точность и маневренность, а нагрузка на крылья во время полета снизилась.
Гибкость крыла — важный параметр для любого летательного аппарата, в том числе для этих «жуков-ботов». Инженеры стремились создать крылья, которые не только превзойдут старые версии, но и смогут конкурировать с настоящими насекомыми, полностью меняя подход к выращиванию сельхозпродукции.
«Общее время полета, которое мы продемонстрировали в этом исследовании, вероятно, превышает суммарное время полета всех предыдущих моделей роботизированных насекомых в нашей области, — заявил Кевин Чен (Kevin Chen), ведущий автор исследования и профессор робототехники в MIT. — Благодаря увеличенному ресурсу работы и улучшенной точности мы приближаемся к захватывающим возможностям, таким как автоматизированное опыление.»
Роботы-насекомые с повышенной выносливостью
Команда MIT признала, что предыдущие версии дронов-насекомых нуждались в серьезных доработках.
Ранее роботизированное насекомое состояло из четырех одинаковых блоков, каждый из которых имел два крыла. В итоге устройство напоминало прямоугольник размером с микрокассету и обладало восемью крыльями.
«В природе нет насекомых с восемью крыльями. В старой модели отдельные блоки работали лучше, чем собранный робот», — отметил Чен.
Проблема заключалась в том, что восемь крыльев создавали слишком сильные воздушные потоки, снижая подъемную силу. В отличие от этого, у настоящих пчел легкие, подвижные крылья, позволяющие им летать свободно и быстро.
Во время тестирования один из студентов даже пошутил, что наблюдение за полетом старой модели стало «самыми медленными 1000 секундами в его жизни».
Новый подход: меньше крыльев — больше возможностей
В обновленной конструкции робот разделен пополам: теперь у каждого из четырех блоков только одно направленное от центра махающее крыло. Такое расположение стабилизирует движение робота в воздухе и позволяет ему подниматься выше. А уменьшение количества крыльев освободило место для электроники и батарей.
Кроме того, инженеры разработали систему передачи сложных сигналов от крыльев к внутренним механизмам, имитируя работу «мышц». Эти сигналы потребовали корректировки размеров крыльев, но зато помогли снизить нагрузку, которая раньше ограничивала время полета.
Чен отметил, что впереди еще много работы. Например, крылья настоящих пчел управляются сложной системой мышц, и команда планирует внедрить аналогичный механизм. В ближайшие пять лет ученые хотят добавить в «жука-бота» сенсоры, батареи и даже вычислительные модули, сделав его еще более автономным.
