Uçan heyvan növlərinin qanad dinamikası çoxsaylı uçan robot sistemləri üçün ilham mənbəyi olmuşdur. Quşlar və yarasalar adətən döş və qanad əzələlərinin yaratdığı gücdən istifadə edərək qanadlarını çırpsalar da, bir çox böcəklərin qanad hərəkətlərinin altında yatan proseslər hələ də yaxşı başa düşülməmişdir.

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL, İsveçrə) və Konkuk Universitetinin (Cənubi Koreya) tədqiqatçıları bu yaxınlarda kərgədan böcəyi kimi tanınan ot yeyən həşəratların qanadlarını necə açdığını və geri çəkdiyini araşdırmaq üçün yola çıxdılar . Onların topladıqları fikirlər, Nature jurnalında dərc olunan məqalədə əksini tapdı , daha sonra geniş ötürücülərə ehtiyac olmadan qanadlarını passiv şəkildə yerləşdirə və geri çəkə bilən yeni çırpan mikrorobot hazırlamaq üçün istifadə edildi.

“Böcəklər də daxil olmaqla, böcəklərin, quşlar və yarasalar kimi qanadlarını aktiv şəkildə yerləşdirmək və geri çəkmək üçün torakal əzələlərdən istifadə etdiyinə nəzəri olaraq inanılır” dedi. “Ancaq əzələ fəaliyyətini qeyd etmək və ya izləmək üsulları hələ də böcəklərin qanadlarını açmaq və geri çəkmək üçün hansı əzələlərdən istifadə etdiyini müəyyənləşdirə və ya bunu necə etdiklərini izah edə bilmir.”

https://www.youtube.com/embed/zW-N-hRNC1A?color=whiteSabit uçuş nümayiş etdirən çırpınan robot. Oyun sürəti: 0.2x. Kredit: Hoang Vu Phan.

Böcəklərin arxa qanadları (yəni, arxa qanadları) qatlana bilən origami strukturlarına bənzəyir, çünki onlar istirahət edərkən səliqəli şəkildə qatlana və elytranın (yəni, böcəklərdə tapılan bərkimiş ön qanad) altına yığıla bilər və uçarkən passiv şəkildə yerləşdirilə bilər. Robotlarda böcək qanadlarının dinamikasını təkrarlamağa yönəlmiş bir çox keçmiş tədqiqatlar, arxa qanadların altındakı hərəkətlərə çox əhəmiyyət vermədən, origami kimi strukturlardan istifadə etdi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1873531024&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722868201&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-08-microrobot-wing-dynamics-rhinoceros-beetles.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722868174047&bpp=2&bdt=1223&idt=2118&shv=r20240731&mjsv=m202407290101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D3b199fcd67477665%3AT%3D1722782760%3ART%3D1722868174%3AS%3DALNI_MYiVAjEyy4dUxgOksNR26c7Dw2QPA&eo_id_str=ID%3Dd042eab5cd0e9128%3AT%3D1722782760%3ART%3D1722868174%3AS%3DAA-AfjaezaeceO7ROnaS-eCO7629&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=1109394214505&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2087&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C31085665%2C31085723%2C42531705%2C44795921%2C95334525%2C95334828%2C95337027%2C95337870%2C95336267%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=1692338749066619&tmod=398566582&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=27028

“Bu araşdırma, 2020-ci ildə Science jurnalında dərc olunmuş əvvəlki işimin davamıdır , burada uçuş zamanı toqquşmalar zamanı kərgədan böcəklərinin arxa qanadlarının şok udma funksiyasını kəşf etdik ” dedi Phan. “Təcrübələr zamanı mən təsadüfən tam iki fazalı qanad yerləşdirməsini ələ keçirdim və aktiv əzələlər tərəfindən idarə olunan böcəyin niyə belə mürəkkəb prosedurdan istifadə etdiyi ilə maraqlandım.”

Kərgədan böcəkləri üzərində əvvəlki araşdırmalarında Phan müşahidə etdi ki, bu böcəklər uçuş üçün arxa qanadlarını passiv şəkildə yerləşdirmək üçün elitra və çırpma qüvvələrindən istifadə edə bilirlər. Uçuşları başa çatdıqdan və səthə endikdən sonra arxa qanadları bədənlərinə itələmək üçün elitradan istifadə edirlər. Bu hərəkətlərin hər ikisi təbiətcə passivdir, çünki quşların və yarasaların uçuşunu dəstəkləyən torakal əzələlərin istifadəsinə səbəb olmur.

“Bu passiv mexanizmi qanad çırpan robotlara tətbiq etməklə, biz ilk dəfə nümayiş etdirdik ki, qanadlarını tam uzadılmış konfiqurasiyada sabit saxlayan mövcud çırpınan robotlardan fərqli olaraq, robotumuz istirahət zamanı qanadları bədən boyunca qatlaya və passiv şəkildə öz qanadlarını yerləşdirə bilir. Uçuş və sabit uçuşu təmin etmək üçün qanadları var” dedi Phan.

Tədqiqatçılar kərgədan böcəkləri üzərində apardıqları araşdırmadan əldə etdikləri məlumatı 18 qram ağırlığında çırpan mikrorobot yaratmaq üçün istifadə ediblər. Həqiqi böcəkdən təxminən iki dəfə böyük olan bu mikrorobot passiv şəkildə qanadlarını açıb geri çəkə bilir.

“Sadəlik üçün biz robota qanadlarını passiv bağlamağa imkan verən qoltuqaltılarda quraşdırılmış elastik vətərlərdən istifadə etdik” dedi Phan. “Çırpma hərəkətini aktivləşdirərək, robot havaya qalxmaq və sabit uçuşu təmin etmək üçün qanadlarını passiv şəkildə yerləşdirə bilər. Bundan sonra enişdən sonra çırpma dayandırılaraq, qanadlar heç bir əlavə aktuatora ehtiyac olmadan sürətlə və passiv şəkildə bədənə geri çəkilə bilər. “

Phan və onun həmkarlarının son işi böcəklərin arxa qanadlarını necə yerləşdirməsi və geri çəkməsinin altında yatan mexanizmlərin passiv olduğunu və əzələ hərəkətlərinə əsaslanmadığını ortaya qoydu. Daha sonra mikrorobotlarda bu mexanizmləri çoxaltmaq üçün əlverişli strategiya təqdim etdi və beləliklə onların həşəratlara oxşarlığını artırdı.

“Qatlana bilən qanadları olan robotumuz məhdud məkanlarda axtarış və xilasetmə missiyaları üçün istifadə edilə bilər” dedi Phan. “Məsələn, insanların çata bilmədiyi dağılmış binaya girə bilər. Kiçik miqyası ilə robot dar boşluqlara uça bilər. Uçuş mümkün olmadıqda robot istənilən səthə enə və ya otura bilər, sonra isə başqa hərəkətə keçə bilər. tarama kimi rejimlər.”

Qeyd edək ki, komandanın mikrorobotu sürünərkən onun qanadları bədəni boyunca dayanır ki, bu da onların zədələnmə riskini azaldır, eyni zamanda dar məkanlarda robotun hərəkət qabiliyyətini artırır. Uçuş üçün əlverişli yer tapdıqdan sonra robot sadəcə qanadlarını açıb yenidən uçuş rejiminə keçə bilər.

“Bizim çırpan robotumuz bioloqlara həşəratların uçuşunun biomexanikasını öyrənməyə də kömək edə bilər və adi fırlanan qanadlı dronların tətbiq oluna bilməyəcəyi meşələrdəki həqiqi həşəratların həyatını araşdırmaq üçün casus böcəklər kimi maskalana bilər” dedi Phan. “Bundan əlavə, çırpma robotu mühəndis tədqiqatları aparmaq üçün və ya uşaqlar üçün mühəndis oyuncağı kimi istifadə edilə bilər, çünki onun aşağı çırpma tezliyi çox təhlükəsizdir və insanlar üçün uyğundur.”

İndiyə qədər Phan və onun həmkarları mikrorobotlarının performansını bir sıra ilkin sınaqlarda qiymətləndiriblər və bu, ümidverici nəticələr verib. Gələcəkdə onların dizaynı daha da təkmilləşdirilə və potensialını daha da təsdiqləmək üçün müxtəlif real dünya ssenarilərində sınaqdan keçirilə bilər.

“Gələcək tədqiqatlarda, kiçik milçəklər kimi digər həşəratların məhdud əzələ mövcudluğu kontekstində oxşar passiv strategiyalardan istifadə edib-etmədiyini araşdırmaq maraqlı olardı” deyə Phan əlavə etdi. “Biz həmçinin robotumuzun çevik uçuşunu təkmilləşdirməyi və onun bioloji analoqlarına bənzər yerdə oturma və sürünmə kimi yer hərəkəti imkanlarını həyata keçirməyi hədəfləyirik.”

Daha çox məlumat: Hoang-Vu Phan və digərləri, Böcəklərdə və çırpınan mikrorobotlarda passiv qanad yerləşdirmə və geri çəkilmə, Təbiət (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07755-9

Jurnal məlumatları: Elm , Təbiət