Исследователи из Центральной научно-исследовательской лаборатории «Toyota»: создалиhttps://www.nature.com/articles/s41928–021–00669–8 летающего робота размером с насекомое. Новый робот может махать крыльями и работать за счет беспроводной радиочастотной технологии.

Небольшие беспилотные летательные аппараты, как правило, имеют очень ограниченное время работы из-за того, что их надо подзаряжать. Цель нашего недавнего исследования состояла в том, чтобы преодолеть это ограничение. Сейчас эту проблему решают с помощью бесконтактного источника питания с использованием электромагнитных волн, но было неизвестно, можно ли его применить к небольшим летающим роботам, – Такаши Одзаки, автор исследования.

Основная цель новой работы состояла в том, чтобы запустить летающего робота размером с насекомое и использовать при этом бесконтактную технологию беспроводной зарядки. Робот, созданный исследователями, состоит из колеблющегося пьезоэлектрического привода, который питается от дипольной антенны с частотой 5 ГГц.

Одна из ключевых особенностей нашего робота — это высокоэффективное управление взмахами, это получилось благодаря использованию мощного монокристаллического пьезоэлектрического материала. Эта конструкция обеспечивает эффективность по соотношению мощности и веса, которую можно сравнить с полетом живых насекомых, – Такаши Одзаки, автор исследования.

Ключевой проблемой, с которой сталкиваются инженеры, пытающиеся создать миниатюрных роботов, — это тепловой разгон, который вызывает потери мощности. Чтобы преодолеть эту проблему, Одзаки и его коллеги оптимизировали схему своего робота так, что компоненты, выделяющие тепло, не расположены близко друг к другу или рядом друг с другом. Кроме того, исследователи использовали радиочастотный приемник мощности с плотностью мощности по весу, которая значительно выше, чем у готовых литий-полимерных батарей с аналогичной массой. Это значительно повысило эффективность робота и время его работы.

Чтобы оценить эффективность своей конструкции, авторы провели серию экспериментов. Они смогли заставить робота плавно взлететь: для этого ему не потребовались батарейки или специальные провода.

Разработка весит всего 1,8 г. Авторы отмечают, что робот примерно в 25 раз легче других аналогичных конструкций с радиочастотным питанием. По словам разработчиков, его можно использовать для выполнения сложных задач, связанных с проникновением в трещины, трубы или другие недоступные места.