Американські інженери розробили чотирикрилий орнітоптер масою менше ста міліграмів. Використання чотирьох крил дозволяє робопчелі керувати своїм польотом відносно трьох осей, а застосування в роботі нового п'єзоелектричного актуатора спрощує створення робота порівняно з аналогічними розробками, розповідають автори статті, опублікованої на arXiv.org.
Крім класичних великих роботів, таких як знамениті чотирилапі роботи Boston Dynamics, інженери з різних університетів створюють і вкрай мініатюрних роботів, що важать біля грама або навіть менше. Наприклад, минулого року інженери з Гарвардського університету показали чотирилапого робота масою близько півтора грамів, здатного ходити навіть по стелі, а Rolls Royce пропонує використовувати таких роботів для огляду і ремонту авіаційних двигунів.
Подібні розробки ведуться і в області літаючих роботів, однак це набагато більш складне завдання, тому що вона накладає великі обмеження на масу робота. В абсолютній більшості мініатюрних літаючих роботів використовується конструкція орнітоптера, в якій підйомна сила створюється завдяки періодичним рухам крил. Оскільки використовувати електродвигуни в роботі з масою близько ста міліграмів практично неможливо, для приведення крил у рух у них застосовуються п'єзоелектричні актуатори, які відхиляються під дією струму і через механічну передачу змушують крило рухатися. Загалом ця конструкція довела свою працездатність, але вона має недоліки. По-перше, в більшості таких роботів використовується два крила, що не дає керувати нишком, а по-друге, в них застосовуються досить складні у виробництві двосторонні п'єзоелектричні актуатори.
Інженери з Університету Південної Каліфорнії під керівництвом Нестора Переса-Арансибії (Nestor Perez-Arancibia) створили робота масою 95 міліграмів, що використовує чотири крила і більш прості односторонні п'єзоелектричні актуатори. Відмінність цих актуаторів полягає в тому, що вони складаються з шару матеріалу, що проявляє п'єзоелектричний ефект, і пасивного шару, а не двох п'єзоелектричних шарів, розділених пасивним, як в інших розробках. При додатку напруги п'єзоелектричний шар скорочується і це змушує актуатор згинатися. Завдяки механічному зв'язку актуатора і крила вигин перетворюється на рух крила.
Крім більш простої технології створення, нові актуатори також дають роботу перевагу в масі. Дві пари здвоєних актуаторів, використаних у роботі, мають масу 56 міліграмів. Маса двох актуаторів схожої робопчели, створеної в Гарвардському університеті, становить 50 міліграмів, а у представленого нещодавно чотирикрилого робота маса всіх чотирьох актуаторів становить 100 міліграмів.
Застосування конструкції з чотирма крилами дозволяє керувати не тільки креном і тангажем, а й нишком. Для цього робот симетрично змінює співвідношення амплітуд рухів сусідніх крил:
Один з недоліків робота полягає в тому, що він отримує харчування і команди по кабелю. Минулого року інженери з Вашингтонського університету вирішили цю проблему, створивши схожого мініатюрного двохкрилого робота, що отримує енергію за допомогою сонячної панелі, освітлюваної лазерним променем.