RoboBee, ważący zaledwie 1/10 grama i mający skrzydła o rozpiętości mniejszej niż 3 cm, od lat uchodzi za technologiczne arcydzieło inspirowane owadami. Dzięki sztucznym mięśniom porusza swoimi mikroskrzydłami i potrafi zawisać w powietrzu, wykonywać skomplikowane manewry, a nawet latać pod wodą. Ale mimo wszystkich imponujących osiągnięć, ten malutki robot miał jedną słabość, która ograniczała jego praktyczne zastosowanie: nie potrafił poprawnie wylądować.
Czytaj też: Sztuczne mięśnie jak galaretki. Inżynierowie MIT piszą przyszłość robotyki
Problem leżał w tzw. efekcie przyziemnym. Wraz ze zbliżaniem się do powierzchni, wsteczne wiry powietrzne tworzone przez trzepoczące skrzydła stawały się bardziej skoncentrowane, powodując niestabilność i zawirowania powietrza tuż pod robotem. Te turbulencje potrafiły wyrzucić robota z toru lotu, doprowadzając do niekontrolowanego upadku. Ale wreszcie to się zmieniło, co opisano w Science Robotics.
Nowa generacja robotów latających już tu jest
Rozwiązania poszukiwano w naturze. Mucha żurawia to owad, który wyglądem przypomina pajęczaka lub dużego komara – wszystko za sprawą długich, cienkich odnóży. Okazuje się, że owad należący do rodziny Tipulidae wyróżnia się jedną wyjątkową cechą: potrafi lądować lekko, niemal bezszelestnie. Jego długie, giętkie nogi amortyzują uderzenie o podłoże, pozwalając na miękkie przysiady bez ryzyka przewrócenia się.
Czytaj też: Najtańszy robot świata? Chodzi bez baterii i kosztuje mniej niż obiad
Nowe nogi RoboBee zostały zaprojektowane dokładnie na tej samej zasadzie. Są długie, stawowe i elastyczne, dzięki czemu robot najpierw styka się z podłożem nogami, a dopiero potem korpusem. W ten sposób unika gwałtownych efektów przyziemnych, które wcześniej destabilizowały jego tor lotu. Efekt? Lądowania stały się płynne, przewidywalne i – co najważniejsze – bezpieczne dla delikatnych piezoelektrycznych siłowników napędzających skrzydła.
Oprócz fizycznej modyfikacji, zespół naukowców opracował nowy algorytm sterowania lotem, który umożliwia RoboBee kontrolowane podejście do lądowania, zamiast dotychczasowego “swobodnego spadania”. Robot nie tylko lepiej ląduje, ale potrafi też przemieszczać się pomiędzy powierzchniami – np. startować z liścia i lądować na innym.
RoboBee pozostaje wciąż podłączony do przewodowego źródła zasilania i procesora, ale w planach są wersje całkowicie autonomiczne. Już teraz istnieje eksperymentalna odmiana zasilana energią słoneczną. Gdy miniaturowa elektronika i mikroakumulatory osiągną wystarczającą wydajność, RoboBee będzie w stanie działać niezależnie, co otworzy zupełnie nowe perspektywy.
Naukowcy nie ukrywają, że ich ambicją jest wdrożenie mikrorobotów do realnych zadań. Wyposażone w sensory i kamery, takie maszyny mogłyby wlecieć do zawalonych budynków po trzęsieniach ziemi, przeciskać się przez szczeliny niedostępne dla ludzi czy maszyn i lokalizować ocalałych. W rolnictwie zaś, gdzie zanik populacji naturalnych zapylaczy zaczyna być coraz większym problemem, RoboBee mógłby pełnić rolę zapylacza awaryjnego – przelatując z kwiatu na kwiat z niebywałą precyzją.
Projekt RoboBee nie tylko czerpie z natury – on również zwraca się ku niej z powrotem. Jak zaznacza dr Alyssa Hernandez, współautorka badania, mikroroboty mogą stać się narzędziami do testowania hipotez biologicznych:
Poszukiwanie inspiracji w niesamowitej różnorodności owadów daje nam niezliczone możliwości dalszego doskonalenia robota. A równocześnie pozwala nam zrozumieć lepiej zasady biomechaniki w naturze, których nie bylibyśmy w stanie zbadać bez takich narzędzi.
Jak pokazuje historia nóg RoboBee, czasem wystarczy spojrzeć pod stół piknikowy i przyjrzeć się (nie)zwykłej musze żurawiej, by zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o lądowaniu robotów.