3 sätt framtidens drönare kommer att vara som insekter

Annons

Obemannade flygfordon (UAV) - eller drönare 5 Fantastiska användningar för drönare i framtidenObemannade flygbilar, oftare kallade drönare, är nu ökända för sin övervakningsförmåga, men som de flesta verktyg beror nyttan av en drone på vem som har kontroll. Läs mer , som de är mer kända - är inställd på att revolutionera 7 industrier drönare kommer att revolutioneraSju branscher som är redo och stöds till (mestadels positivt) påverkas - om inte revolutionerade - av drönare. Läs mer ett antal branscher. Vare sig det gäller frakt, jordbruk eller militär behöver du ibland en maskin för att göra en mans jobb.

När drönare blir mindre och mindre måste ingenjörerna vara mer kreativa att packa in all nödvändig teknik. Inspiration för några av framtidens banbrytande drönare har börjat komma in från en osannolik källa: buggar.

Naturen är en utmärkt ingenjör. Miljarder år av naturligt urval Se Grunderna i evolutionen och naturligt urval som förklaras på några minuterYouTube-kanalen Stated Klart gör ett kort arbete med att förklara evolution och relaterade koncept. Läs mer

har gjort insekter mer kvalificerade än någon annan varelse för att navigera i deras speciella livsmiljöer. När ingenjörer vill sätta drönare i liknande situationer är det bara vettigt att konsultera den ursprungliga experten - evolutionen.

Låt oss titta på några av de sätt som framtidens små drönare kan likna insekter.

Surrande vingar

Bildet ovan visar en "robo-fly" bredvid kanten av en dime för skala. Detta är en produkt från den amerikanska armén - en som den planerar att använda för dold övervakning. Med den lilla drönan som rusar genom farliga inomhusutrymmen på 20 meter per sekund skulle spionage kunna utföras med mindre risk för människors liv.

Detta är en del av militärets program Fast Lightweight Autonomy, som syftar till att utveckla nya algoritmer för att låta små UAV: ​​er navigera genom byggnader utan att använda en fjärrpilot eller GPS-waypoints Hur GPS fungerar [MakeUseOf Explains]Som en ivrig spelare är jag förvånad över sambandet mellan GPS-liknande funktioner i moderna videospel och spridningen av GPS-teknik i det vardagliga livet. När jag var liten var papperskartor och kartografi ... Läs mer .

"Rovfåglar och flygande insekter visar vilka funktioner vi vill ha för små UAV: ​​er," Mark Micire, DARPA: s programchef, berättade CNN. ”Goshawks, till exempel, kan flyga mycket snabbt genom en tät skog utan att smacka in i ett träd. Många insekter kan också peka och sväva med otrolig hastighet och precision. ”

Vingarna på "robo-fly" är tillverkade av zirkoniumtitanat, eller PZT, ett material som klaffar och böjs när spänningen ansluts.

Forskningsteamet har visat att de kan skapa lyft med denna metod, så strukturen har potential att flyga. Det kan dock ta 10–15 års ytterligare forskning att utveckla stabilitetsalgoritmer innan armén har en fullt fungerande insektsnurr.

Vatten-gåande ben

Ett forskarteam från Seoul National University och Harvard har lyckats skapa en liten robot som kan gå på vatten och till och med hoppa från ytan utan att sjunka.

Även om det vanligtvis förknippas med det övernaturliga, är det förvånansvärt vanligt att gå på vatten i den naturliga världen - och små insekter är särskilt bra på det. Ett sådant insekt är vattenstrideren, en fyrbenad del av Gerridae familj. Den använder vattens ytspänning för att sitta utan problem utan att bryta igenom - och det kan till och med hoppa bort från fara.

Forskningsteamet studerade vattnet för att bättre förstå vad den gör, i hopp om att efterlikna dess beteende med en robot. Den största kampen, enligt deras publicerade resultat, var att uppnå ett hopp utan att bryta ytspänningen. Efter att ha observerat ett stort antal vattenstridare och analyserat deras rörelser knäckte forskarna koden: vattnet striderens ben är något krökta i ändarna, och dess benrörelse är roterande, vilket gör det möjligt att hoppa utan att bryta igenom vattnet.

Resultatet är en robotinsekt som kan utöva upp till 16 gånger sin egen kroppsvikt på vattenytan utan att bryta igenom, utan behov av mycket komplexa kontroller. Dessa maskiner kan användas för att övervaka ekologi, döda verkliga insekter som myggor, eller i stort sett allt annat med stående vatten.

Segmenterade ögon

Små drönare letar inte bara efter insekter för lokomotivinspiration - deras visionsystem kan också vara värdefulla. Medan insektsynen är långt ifrån HD, hjälper det dem att undvika kollisioner medan de navigerar genom trånga utrymmen - något små UAV: ​​er måste kunna göra.

Vissa har försökt ta itu med frågan om kollisioner med digitala kameror, men de tenderar inte att smälta in ihop med behovet av ett litet och extremt lättpaket. En grupp forskare vid Swiss Federal Institute of Technology tog nyligen ett annat tillvägagångssätt och utvecklade en ny insektsinspirerad rörelsessensor för UAV: ​​er.

Det konstgjorda ögat väger bara två milligram och tar upp bara två kubik millimeter, och det kan upptäcka rörelse i en olika förhållanden från ett dåligt upplyst rum till starkt solljus utomhus - tre gånger snabbare än faktiskt flygning insekter.

Sensorn har en lins ovanpå tre elektroniska fotodetektorer i ett triangulärt mönster. Genom att kombinera mätningarna för var och en av de individuella fotodetektorerna kan enheten snabbt bestämma hastigheten och riktningen för vilken rörelse som helst i sitt synfält. Detta liknar mycket hur insektens segmenterade ögon fungerar och möjliggör mycket effektivt undvikande av hinder.

Algoritmer har redan utvecklats för att bearbeta signaler från ögat, och de kommer att programmeras in små ombordchips för att beräkna saker som avstånd till föremål och hur lång tid som är till en potential kollision.

Vad tycker du om den här insektinspirerade drönstekniken? Kan UAV: ​​er lära sig andra trick från naturen? Dela dina tankar i kommentarerna nedan!

Bildkredit: Robot Wasp av Linda Bucklin via Shutterstock, U.S. Army, Wikimedia Commons