حشره رباتیک تویوتا بدون باتری و تنها با انتقال بی‌سیم انرژی پرواز می‌کند

مهندسان پیوسته و به‌طور فعال برای توسعه هواپیماهای فوق سبک تلاش می‌کنند و در سال ۲۰۱۸ (۱۳۹۷)، تیمی از دانشمندان موفق شدند مگسی مینیاتوری به نام RoboFly نیز ایجاد کنند، اما وزن زیاد باتری‌ها، زمان پرواز این پهپاد‌های کوچک را محدود می‌کرد.

اکنون محققان آزمایشگاه تحقیق و توسعه مرکزی تویوتا رباتی در ابعاد حشره با بال‌های تکان‌دهنده ساخته‌اند که می‌تواند بدون باتری و تنها با انتقال بی‌سیم انرژی با استفاده از امواج الکترومغناطیسی پرواز کند.

این حشره رباتیکی ۱٫۸ گرم وزن دارد و سبک‌ترین ربات پرنده جهان با موتور فرکانس‌بالا محسوب می‌شود که می‌تواند مانند حشره‌ای واقعی در هوا پرواز کند.

a) حشره رباتیک ساخته شده b) نحوه بال زدن حشره برای پرواز c) نمایشی لحظه به لحظه از پرواز حشره رباتیک

حشره رباتیک تویوتا به محرک پیزوالکتریک نوسانی مجهز است که با آنتن دوقطبی ۵ گیگاهرتزی تغذیه می‌شود.

تاکاشی اوزاکی، محقق ارشد این پروژه، درباره مکانیسم بال زدن این ربات گفت:

یکی از ویژگی‌های کلیدی ربات ما بال زدن بسیار کارآمد است که با استفاده از مواد پیزوالکتریک تک کریستالی قدرتمند و آرایشی با دو بال روبروی یکدیگر مانند دو دست که کف می‌زنند به دست می‌آید ؛ این طراحی نسبت قدرت به وزنی مشابه حشرات زنده ایجاد می‌کند.

a) نحوه بال بال زدن و کارکرد مواد پیزوالکتریک تک کریستالی قدرتمند b) ضریب استفاده بسته به میانگین نیروی بلند شدن c) ضریب استفاده بسته به توان مصرفی d) مصرف برق در مقابل نیروی مصرفی بلند شدن

مشکل اصلی مهندسان برای ساخت ربات‌های مینیاتوری، پدیده فرار حرارتی است. اوزاکی و همکارانش برای حل این مشکل، طراحی حشره رباتیک خود را طوری بهینه‌سازی کرده‌اند که اجزای مولد گرما به یکدیگر نزدیک نباشند.

علاوه بر این، محققان به جای باتری‌های استاندارد لیتیوم پلیمری از گیرنده انرژی فرکانس رادیویی با همان جرم استفاده کرده‌اند که این امر کارایی و زمان عملکرد ربات پرنده را بسیار بهبود بخشیده است.

اوزاکی در همین رابطه گفت:

مهم‌ترین یافته ما این است که این ربات می‌تواند بیش از ۱ وات توان را از طریق امواج فرکانس رادیویی دریافت کند. در طول آزمایش‌ها، حشره رباتیک توانست بدون باتری یا سیمی متصل به آن، به آرامی از زمین بلند شود.

سیستم الکترونیکی و سیستم تبدیل انرژی ربات پرنده

پیش از این، دانشگاه صنعتی دلفت در هلند رباتی به نام Nimble را به نمایش گذاشته بود که چهار بال داشت و می‌توانست به چابکی حشره‌ای زنده پرواز کند.