RoboBee - RoboBee

Birkaç RoboBe yere oturur, bir diğeri ise kanatları etkinleştirilmiş cımbızla tutulur.

RoboBee küçücük robot kısmen yapabilir bağlanmamış uçuş, bir robotik araştırma ekibi tarafından geliştirilmiştir. Harvard Üniversitesi. On iki yıllık araştırmanın doruk noktası olan RoboBee, iki temel teknik zorluğu çözdü: mikro robotik. Mühendisler esinlenerek bir süreç icat etti açılır kitaplar bu, milimetrenin altında bir ölçekte hassas ve verimli bir şekilde inşa etmelerine olanak tanıdı. Uçmayı başarmak için saniyede 120 kez kanat çırpabilen yapay kaslar yarattılar.

RoboBee projesinin amacı, tamamen özerk sürü gibi uygulamalar için uçan robotların arama kurtarma, gözetim ve yapay tozlaşma.[1] Bunu mümkün kılmak için, araştırmacıların şu anda robota ana gövdeye entegre edilmiş küçük bir ip aracılığıyla sağlanan güç kaynağı ve karar verme işlevlerini nasıl elde edeceklerini bulmaları gerekiyor.

RoboBee'nin 3 santimetrelik (1,2 inç) kanat açıklığı, uçmayı başarmak için bir böceğe modellenmiş insan yapımı en küçük cihazdır.

Tarih

On yıldan fazla bir süredir, araştırmacılar Harvard Üniversitesi küçük uçan robotlar geliştirmek için çalışıyoruz.[2] Amerika Birleşik Devletleri Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı savaş alanı ve kentsel durumlar için gizli gözetim çözümlerine yol açacağı umuduyla erken araştırmaları finanse etti. Biyolojisinden esinlenilmiştir. uçmak, ilk çabalar robotu havaya uçurmaya odaklandı. Uçuş 2007'de gerçekleştirildi, ancak gemide kontrol mekanizmaları oluşturmak mümkün olmadığından ileriye doğru hareket için bir kılavuz gerekiyordu. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley robotik araştırmacısı Ron Fearing, başarıyı mikro ölçekli robotik için "büyük bir atılım" olarak nitelendirdi.[3]

Mikro ölçekli uçuş sistemleri kavramı yeni değildi. "DelFly "(3,07 g), bağlanmadan kendinden kontrollü ileri uçuşa sahipken Mikromekanik Uçan Böcek araştırma cihazları (0.1 g) havada süzülmek için yeterli güce sahipti, ancak kendi kendine yeten uçuş kapasitesinden yoksundu.[4]

İlk robotik sinek deneylerinin vaadine dayanan RoboBee projesi, "robotik bir arı kolonisi oluşturmak" için ne gerektiğini araştırmak üzere 2009 yılında başlatıldı.[5]

Kontrollü uçuş elde etmenin son derece zor olduğu kanıtlandı ve çeşitli bir grubun çabalarını gerektirdi: görme uzmanları, biyologlar, malzeme bilimcileri, elektrik mühendisleri.[2] 2012 yazında, araştırmacılar RoboBee lakaplı robotik yaratımlarının ilk kontrollü uçuşunu yapmasına izin veren temel teknik zorlukları çözdüler. Araştırmalarının sonuçları şu adreste yayınlandı: Bilim Mayıs 2013'ün başlarında.[6]

Tasarım zorlukları

RoboBee araştırmacılarına göre, robotları küçültme konusundaki önceki çabaların onlara pek yardımı olmadı çünkü RoboBee'nin küçük boyutu, oyundaki kuvvetlerin doğasını değiştirdi.[5] Mühendisler olmadan nasıl inşa edileceğini bulmak zorundaydı döner motorlar, dişliler, ve Fındık ve cıvatalar Bu kadar küçük ölçekte geçerli olmayanlar.[5][7] 2011 yılında, düz tabakalardan tasarımları kestikleri, katmanlarını katladıkları ve kreasyonu şekillendirdikleri bir teknik geliştirdiler.[2] Tutkal, katlanmış parçaları bir arada tutmak için kullanıldı. Japon kağıt katlama sanatı.[7] Teknik, daha yavaş ve daha az hassas olan ve daha az dayanıklı malzemeler kullanan eski yöntemlerin yerini aldı.[2] Esin kaynağı olan üretim süreci açılır kitaplar, hızlı üretim sağlar prototip RoboBee birimleri.[8][1]

Mikro ölçekte, az miktarda türbülans uçuşta dramatik bir etkiye sahip olabilir. Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, RoboBee'nin çok hızlı tepki vermesini sağlamalıydı.[2] Kanatlar için inşa ettiler "yapay kaslar "kullanarak piezoelektrik aktüatör - ne zaman büzüşen ince bir seramik şerit elektrik akımı üzerinden geçiyor.[7] İnce plastik menteşeler, kanatlarda dönme hareketine izin veren eklem görevi görür.[2] Tasarım, robotların eşit büyüklükteki bir böceğe benzer güç çıkışı üretmesine olanak tanır.[5] Her kanat gerçek zamanlı olarak ayrı ayrı kontrol edilebilir.[2]

Projenin nihai amacı, tamamen otonom ve kablosuz RoboBees kolonileri oluşturmaktır.[2] 2013 itibariyle, iki sorun çözülmeden kalmıştır. Birincisi, robot en küçük kapsüllüler için bile çok küçük mikroçipler yani robotların karar vermesinin bir yolu yok.[7] Şu anda RoboBee'de görüş sensörleri, ancak verilerin yorumlanması için bağlı bir "beyin alt sistemine" iletilmesi gerekir. Uzmanlaşmış çalışmalar devam ediyor donanım hızlandırıcıları sorunu çözmek için.[5]

İkincisi, araştırmacılar gemide uygun bir güç kaynağının nasıl elde edileceğini bulamadılar.[7] "Güç sorunu aynı zamanda bir şey olduğunu kanıtlıyor 22'yi yakala ", dedi Wood." Büyük bir güç ünitesi daha fazla enerji depolar ancak daha büyük bir tahrik sistemi daha da büyük bir güç kaynağı gerektiren artan ağırlığı idare etmek için. "[5] Bunun yerine, robotların güç ve yön sağlayan küçük kablolarla bağlanması gerekiyor.[7] Yerleşik güç yönetiminde yeni bir ilerleme, çıkıntılar üzerinde tersine çevrilebilir, enerji açısından verimli tünellemenin gösterilmesidir. Bu, prototipin enerji tasarrufu sağlarken yüksek bir görüş noktasında kalmasını sağlar.[9]

Gelecekte kullanım

Araştırmacılar mikroçip ve güç sorunlarını çözerse, kullanan RoboBe gruplarının Sürü zekası arama kurtarma çalışmalarında ve yapay tozlayıcılar olarak oldukça faydalı olacaktır. Sürü zekası hedefine ulaşmak için araştırma ekibi iki soyut geliştirdi Programlama dilleri - Kullanan Karma akış şemaları ve olasılıksal algoritmalar kullanan OptRAD.[5] Bireysel veya küçük RoboBe grupları için potansiyel uygulamalar, gizli gözetim ve zararlı kimyasalların tespitini içerir.[3]

Daha önce, gibi partiler Electronic Frontier Foundation ordu ve hükümet tarafından kullanılan minyatür uçan robotların sivil mahremiyet üzerindeki etkileri konusunda endişeler uyandırdı.[10][11] Eyalet gibi bazı alanlarda Teksas ve şehir Charlottesville, Virginia düzenleyiciler, bunların genel halk tarafından kullanımını kısıtladı.[12][13]

Proje araştırmacılarına göre, "pop-up" üretim süreci, gelecekte RoboBees'in tam otomatik seri üretimini mümkün kılacaktır.[8] Harvard'ın Wyss Enstitüsü, proje için icat edilen katlama ve pop-up tekniklerini ticarileştirme sürecindedir.[2]

Teknik özellikler

RoboBee'nin kanat açıklığı 3 santimetredir (1,2 inç) ve uçmayı başarmak için insan yapımı en küçük kanat açıklığı olduğuna inanılıyor. Kanatlar saniyede 120 kez çırpılabilir ve gerçek zamanlı olarak uzaktan kontrol edilebilir. Her bir RoboBee 80 miligram (0.0028 oz) ağırlığındadır.[7]

Robotik arılar ve sürdürülebilirlikle ilgili endişeler

Robotik ürün tozlaşmasının tozlayıcılardaki düşüşe karşı koyabileceği fikri, son zamanlarda geniş bir popülerlik kazanmıştır.[ne zaman? ] Arı tozlaşması, arı sağlığı, arı koruma ve agroekoloji alanlarından araştırmacılar, RoboBee ve diğerlerinin malzeme olarak tasarlanmış yapay tozlayıcılar şu anda teknik ve ekonomik olarak uygulanabilir olmayan bir çözümdür ve önemli ekolojik ve ahlaki riskler ortaya çıkarmaktadır: (1) son gelişmelere rağmen, robot destekli tozlaşma, bitkileri verimli bir şekilde tozlaştırmak için arıların yerini almaktan çok uzaktır; (2) robot kullanımının ekonomik olarak uygun olma olasılığı çok düşüktür; (3) kabul edilemeyecek kadar yüksek çevresel maliyetler olacaktır; (4) daha geniş ekosistemler zarar görür; (5) biyolojik çeşitliliğin değerlerini aşındırır; ve (6) robotik tozlaşmaya güvenmek aslında büyük gıda güvensizliğine yol açabilir.[14]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Wyss Enstitüsü'nün proje web sitesi, Harvard - https://wyss.harvard.edu/technology/autonomous-flying-microrobots-robobees/
  2. ^ a b c d e f g h ben "RoboBees: Robotik böcekler ilk kontrollü uçuşu (videolu) yapar". Phys.org. 2 Mayıs 2013. Alındı 3 Mayıs, 2013.
  3. ^ a b Rachel Ross (19 Temmuz 2007). "Robotik Böcek Havalıyor". Teknoloji İncelemesi. Alındı 3 Mayıs, 2013.
  4. ^ Mikromekanik Uçan Böceğin Güç Yoğunluğu Bağlamında Yeniden Tasarımı. s. 3.
  5. ^ a b c d e f g Wood, Robert; Nagpal, Radhika; Wei, Gu-Yeon (11 Mart 2013). "Robobees Uçuşu". Bilimsel amerikalı. 308 (3): 60–65. Bibcode:2013SciAm.308c..60W. doi:10.1038 / bilimselamerican0313-60. PMID  23469434.
  6. ^ Anne, Kevin Y .; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B .; Wood, Robert J. (Mayıs 2013). "Biyolojik Olarak Esinlenmiş, Böcek Ölçekli Robotun Kontrollü Uçuşu". Bilim. 340 (6132): 603–607. Bibcode:2013Sci ... 340..603M. doi:10.1126 / science.1231806. PMID  23641114.
  7. ^ a b c d e f g Amina Khan (2 Mayıs 2013). "Böcek boyutlu, biyo-ilham alan uçan robot RoboBee ile tanışın". Los Angeles zamanları. Alındı 2 Mayıs, 2013.
  8. ^ a b Davis, Shoshana (2 Mayıs 2013). ""RoboBees "ilk uçuşu al". CBS Haberleri. Alındı 3 Mayıs, 2013.
  9. ^ Graule, Moritz A .; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B .; Jafferis, Noah T .; Anne, Kevin Y .; Spenko, Matthew; Kornbluh, Roy; Wood, Robert J. (Mayıs 2016). "Değiştirilebilir elektrostatik yapışma kullanarak robotik bir böceğin çıkıntılara tünemesi ve kalkması". Bilim. 352 (6288): 978–982. Bibcode:2016Sci ... 352..978G. doi:10.1126 / science.aaf1092. PMID  27199427.
  10. ^ Reeve, Elspeth. "Robot Hummingbird Drone, Ordunun En Son Casus Oyuncağı". Atlantic Wire. Alındı 6 Mayıs, 2013.
  11. ^ "FAA Yeni Drone Listesi Yayınladı - Kasabanız Haritada mı?". Electronic Frontier Foundation. Alındı 6 Mayıs, 2013.
  12. ^ "Texas, Robotlara Savaş İlan Ediyor". Robots.net. Alındı 6 Mayıs, 2013.
  13. ^ "Virginia'daki şehir, anti-drone çözümünden geçti". Los Angeles zamanları. Alındı 6 Mayıs, 2013.
  14. ^ Potts, S.G .; Neumann, P .; Vaissiere, B .; Vereecken, NJ (Haziran 2018). "Mahsul tozlaşması için robotik arılar: Neden dronlar biyolojik çeşitliliğin yerini alamaz". Toplam Çevre Bilimi. 642: 665–667. Bibcode:2018ScTEn.642..665P. doi:10.1016 / j.scitotenv.2018.06.114. PMID  29909334.(abonelik gereklidir)

Dış bağlantılar