רובוט דמוי דבורה RoboBee מבצע טיסות מבוקרות

רובוט דמוי דבורה RoboBee מבצע טיסות מבוקרות

This post is also available in: enEnglish (אנגלית)

 

An early prototype of the RoboBee built by Robert J. Wood’s team at Harvard. Photo: S
An early prototype of the RoboBee built by Robert J. Wood’s team at Harvard. Photo: S

צוות חוקרים מבית הספר להנדסה ומדעים יישומיים (SEAS)   של אוניברסיטת הרוורד מפתח רובוט בגודל חרק, שערך את טיסתו הראשונה בקיץ שעבר. ה-RoboBee, שגודלו מחצית מהדק נייר, שוקל פחות מעשירית גרם, מבוסס על ביולוגיית הזבוב ונוצר הודות לפריצות דרך בתחומי המזעור והייצור.

RoboBees are manufactured through a unique Pop-up manufacturing process developed by the same team that developed the robotic insect. See the video
RoboBees are manufactured through a unique Pop-up manufacturing process developed by the same team that developed the robotic insect. See the video

האנטומיה הייחודית של  RoboBee , עם מידות של פחות ממילימטר, משתמשת בשתי כנפיים בעובי של פיסה, המתנפנפות 120 פעם בשנייה, באופן כמעט בלתי נראה. בגופים בעלי מידות זעירות, שינויים זעירים בזרימת האוויר עשויים להיות בעלי השפעה רבה על דינאמיקת הטיסה, ומערכת הבקרה צריכה להיות מסוגלת להגיב במהירות מתאימה לשמירה על יציבות. עבור "שריר" הכנפיים, הרובוט הזעיר עושה שימוש במנועים פיאזו-אלקטריים – רצועות קראמיות המתרחבות ומתכווצות כשמופעל שדה חשמלי. צירים דקים של פלסטיק המשובצים בתוך גוף סיבי הפחם משמשים כמפרקים, ומערכת בקרה עדינה ומאוזנת מפקדת על התנועות הסיבוביות, תוך הנעת הכנפיים המתנפנפות באופן דיפרנציאלי ליצירת תנועה כיוונית.

הטיסות הראשונות שהתקיימו בקיץ 2012 השתמשו בגרסה שבה ה-RoboBee  קשור, לצורך הזנת כוח ועיבוד מהתקנים חיצוניים. הצעד הבא בתוכנית יכלול שילוב עבודות מקבילות של צוותי מחקר שונים העובדים על פיתוחים בתחומי המוח, התנהגות מתואמת של המושבה, מקור הכוח וכד'. , שכולם מובילים לפיתוח רובוטים  אלחוטיים אוטונומיים דמויי חרקים. לצורך זה נדרש פיתוח תאי דלק בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה, לפני שה-RoboBee יוכל לעוף באופן עצמאי יותר.

RoboBee design. Image courtesy of Kevin Ma and Pakpong Chirarattananon.
RoboBee design. Image courtesy of Kevin Ma and Pakpong Chirarattananon.

יישומים של 'ייצורים ' מסוג RoboBee עשויים לכלול ניטור סביבתי מבוזר, פעולות חיפוש והצלה, או סיוע בהאבקת יבולים, אבל החומרים, שיטות הייצור והרכיבים המתהווים בתהליך הפיתוח עשויים להתברר כהרבה יותר משמעותיים.

גם חיל האוויר האמריקאי עובד על טכנולוגיות דומות, במסגרת תוכנית Micro-Aviary של מעבדת המחקר בחיל האוויר. גם בצבא ארה"ב עובדים על חרקים זעירים, במסגרת ה-(ARL) Micro Autonomous Systems and Technology (MAST) Collaborative Technology Alliance של ה- Army Research Laboratory.

לפי Robert J. Wood, חוקר ראשי בפרויקט RoboBee הנתמך על ידי ה- National Science Foundation, פריצות הדרך שנעשו לאחרונה במעבדה בתחומי הייצור, החומרים, והעיצוב סללו את הדרך להישג החדש של ה-RoboBee. "כעת, לאחר שקיבלנו את הפלטפורמה הייחודית הזאת, יש עשרות בדיקות שאנו מתחילים לעשות, כולל תמרוני בקרה ונחיתות תוקפניים יותר ," אומר Wood. החרקים הרובוטיים מנצלים גם את טכניקת הייצור פורצת הדרך מסוג Pop-Up שפותחה על ידי צוותו של Wood ב-2011.

באמצעות ה-Pop-Up Manufacturing process (video) שכבות חומרים שונים החתוכים בלייזר מונחות זו על גבי זו ומשולבות יחד כמו כריך ללוחית דקה, שטוחה, המתקפלת כמו ספר pop-up של ילד למבנה אלקטרומכאני מלא. התהליך איפשר לצוות להאיץ את פיתוח אבי הטיפוס, תוך מעבר על 20 אבי טיפוס במהלך תקופה של שישה חודשים.

תהליך ייצור ה-pop-up עשוי לאפשר סוג חדש של התקנים רפואיים מורכבים.

המשרד לפיתוח טכנולוגיות, בשיתוף עם ה-SEAS של הרוורד וה- Wyss Instituteמצויים כבר בתהליך הסבת כמה מהטכנולוגיות עליהן מתבסס המחקר למוצרים ושירותים מסחריים. התוכנית נתמכה על ידי מכון Wyss להנדסה בהשראה ביולוגית ( Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ) באוניברסיטת הרוורד.

The RoboBee is designed to evolve into an insect-size fully autonomous robot but at the current phase it is tethered to a power and processing sources. Photo SEAS, Photo courtesy of Kevin Ma and Pakpong Chirarattananon.
The RoboBee is designed to evolve into an insect-size fully autonomous robot but at the current phase it is tethered to a power and processing sources. Photo SEAS, Photo courtesy of Kevin Ma and Pakpong Chirarattananon.