Tradicionalmente, los robots se han diseñado con un propósito específico para realizar una tarea muy específica, pero los investigadores de la Universidad de Beihang están adoptando un enfoque completamente diferente con Nuevo dron robótico Puede operar bajo el agua con la misma facilidad que en el aire y cuenta con un ingenioso truco inspirado en la naturaleza para aumentar su alcance.
Cuando piensas en robots, es probable que te venga a la mente una de dos versiones: los humanos altamente capaces que promete la ciencia ficción, o los brazos articulados e imprudentes que realizan tareas repetitivas en las fábricas. Este último enfoque es algo en lo que hemos estado durante décadas, pero a medida que la tecnología alcanza lentamente la imaginación de los autores de ciencia ficción, los diseñadores de robótica han comenzado a desarrollar mecanismos capaces de realizar una variedad de acciones. Punto de Boston DynamicsÉl, por ejemplo, usa cuatro patas similares a las de un perro para navegar por diversos terrenos y realizar muchas tareas diferentes, incluida la protección de las ruinas de Pompeya durante la noche y la creación de mapas 3D detallados de áreas que son difíciles de visitar para los humanos.
Un enfoque adaptativo facilita que las empresas o las instituciones de investigación justifiquen el alto costo del robot, pero lo que han creado el Laboratorio de Biomecánica de la Universidad de Beihang y el Laboratorio de Robótica Suave es verdaderamente único. Incluso con piernas altamente articuladas, Boston Dynamics todavía se limita a misiones en tierra. Este nuevo dron puede realizar misiones bajo el agua, en el aire o ambas, sin necesidad de modificaciones intermedias.
Para la mayoría de los cuadricópteros, aterrizar en el agua significa que el piloto tendrá que salir a rescatarlos (y luego reemplazar la mayoría de sus componentes electrónicos). Este avión es diferente. Es completamente resistente al agua y cuenta con un conjunto de hélices autoplegables que colapsan cuando opera a bajas velocidades bajo el agua para maniobrar eficientemente el dron cuando está sumergido. Luego se extiende automáticamente cuando el dron se mueve fuera del agua y en el aire. Los investigadores optimizaron el rendimiento del dron para que la transición del agua al aire tome alrededor de un tercio de segundo y, como un grupo de delfines que saltan fuera del agua, el dron puede repetir las transiciones entre el agua y el aire, realizando siete de ellos en una fila durante la prueba en aproximadamente 20 por segundo.
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As with any electronic device, a robot’s autonomous capabilities are often limited by the capacity of its batteries, and that’s especially the case for flying drones that rely on four electric motors constantly spinning to stay aloft. In laboratory settings, you’ll often see advanced robots attached to cable tethers that provide a non-stop source of power, but that’s not a great option for bots designed to explore the ocean depths or collect aerial data—or both, in this case.
To dramatically increase the range of this drone, and to help conserve battery power while traveling to and from a mission site, the researchers gave it an additional upgrade inspired by the remora fish, better known as the suckerfish, which uses an adhesive disc on top of its head to temporarily attach itself to other underwater creatures in order to hitch a ride and conserve energy.
Drones that can land in order to carry out targeted observations while preserving battery life are not a new idea, but like robots in a factory, they typically use mechanisms tailored for specific surfaces, like garras articuladas que sostienen una rama O pies pegajosos inspirados en gecos que se adhieren a las paredes. Para un dron robótico diseñado teniendo en cuenta la flexibilidad, los investigadores querían una forma más versátil de adherirse a una variedad de superficies: húmedas, secas, lisas, ásperas, curvas o incluso aquellas que se mueven bajo el agua, donde las fuerzas cortantes del agua requieren un agarre extremadamente fuerte.
El disco adhesivo de Remora fue la solución perfecta, incorporando un voladizo incorporado que le permite permanecer adherido a las superficies incluso con contacto parcial. Hace dos años, Li Wen, uno de los investigadores y autor del artículo publicado hoy, formó parte de otro proyecto de investigación en la Universidad de Beihang que realizó ingeniería inversa sobre cómo funciona realmente la rémora discus.
Esta investigación reveló que los peces rémora se adhieren a las superficies como una ventosa, con un borde ovalado flexible de tejido suave que crea un ajuste perfecto. Cuando el agua sale del espacio entre la rémora y su huésped, la succión la mantiene en su lugar. La superficie del disco de una rémora también está cubierta con bordes alineados en columnas y filas llamadas láminas (similares a las protuberancias que puede sentir en el paladar) que pueden estirarse mediante contracciones musculares para enganchar los pequeños tendones que sostienen más de la parte superior de la boca. Anfitrión. Estas bridas laminares también ayudan a crear compartimentos de succión más pequeños que los mantienen sellados incluso si el borde más grande del disco no lo hace. A diferencia de una ventosa, que suelta su agarre en una superficie lisa cuando se levanta una pequeña parte de su borde, una rémora aguantará.
El equipo pudo crear una versión sintética del disco de succión de la rémora a través de un enfoque de cuatro capas. Combinaron una capa súper elástica en la parte superior con estructuras más rígidas debajo, así como una capa con una red de pequeños canales que se pueden inflar cuando se bombean llenos de líquido, reemplazando el tejido muscular vivo como una forma de involucrar estructuras lamelares para aumentar succión.
El mecanismo de succión está montado sobre el dron sumergible, lo que le permite adherirse a una variedad de superficies, incluso si son ásperas al tacto, no completamente planas o tienen un área de superficie más pequeña que el mecanismo de succión. Al igual que una rémora, el dron podría, al menos en teoría, convertirse en un anfitrión submarino (sin miedo inmediato a sus hélices giratorias) y suspenderse en vuelo libre, requiriendo solo el mecanismo de succión para funcionar y el mínimo consumo de las baterías en junta. Lo mismo se puede hacer en el aire, aunque los desafíos de unir con éxito un dron a otra aeronave serían formidables, incluso algo tan lento como un planeador tiene una velocidad mínima de 40 mph: un objetivo en movimiento difícil.
El uso más razonable del mecanismo de succión es como una forma de colocar temporalmente el dron en algún lugar con un punto de vista ideal para observaciones de largo alcance. En lugar de depender de sus cuatro motores para mantener una posición específica bajo el agua mientras lucha contra las corrientes en movimiento, el dron puede adherirse a una piedra o un trozo de madera y apagar sus motores, mientras sigue operando sus sensores y cámaras. Lo mismo se puede hacer por encima de la línea de flotación, volando el dron hacia arriba y adhiriéndose al costado de un edificio alto o la parte inferior de la góndola de una turbina eólica, tomando medidas y recopilando otros datos sin usar sus motores que agotan la batería. Es una solución de tecnología de batería que todavía es increíblemente limitada y evita la necesidad de reparar las baterías.
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