RoboFly, el primer robot volador inalámbrico del tamaño de un insecto, es un poco más pesado que un palillo de dientes. Crédito:Mark Stone / Universidad de Washington
Los robots voladores del tamaño de un insecto podrían ayudar con tareas que requieren mucho tiempo, como monitorear el crecimiento de los cultivos en granjas grandes o detectar fugas de gas. Estos robots vuelan batiendo pequeñas alas porque son demasiado pequeños para usar hélices, como los que se ven en sus primos drones más grandes. El tamaño pequeño es una ventaja:estos robots son baratos de fabricar y pueden deslizarse fácilmente en lugares estrechos que son inaccesibles para grandes drones.
Pero los robots-insectos voladores actuales todavía están atados al suelo. Los componentes electrónicos que necesitan para alimentar y controlar sus alas son demasiado pesados para que los carguen estos robots en miniatura.
Ahora, Los ingenieros de la Universidad de Washington cortaron el cable por primera vez y agregaron un cerebro, permitiendo que su RoboFly tome sus primeros flaps independientes. Esta podría ser una pequeña solapa para un robot, pero es un gran paso para los robots. El equipo presentará sus hallazgos el 23 de mayo en la Conferencia Internacional sobre Robótica y Automatización en Brisbane, Australia.
RoboFly es un poco más pesado que un palillo de dientes y funciona con un rayo láser. Utiliza un pequeño circuito a bordo que convierte la energía del láser en suficiente electricidad para operar sus alas.
"Antes de ahora, el concepto de robots voladores inalámbricos del tamaño de un insecto era ciencia ficción. ¿Podríamos alguna vez hacer que funcionen sin necesidad de un cable? ", Dijo el coautor Sawyer Fuller, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Washington. "Nuestro nuevo RoboFly inalámbrico muestra que están mucho más cerca de la vida real".
El desafío de la ingeniería es el aleteo. El aleteo es un proceso que requiere mucha energía, y tanto la fuente de energía como el controlador que dirige las alas son demasiado grandes y voluminosos para montar a bordo de un pequeño robot. Así que el robot-insecto anterior de Fuller, el RoboBee, tenía una correa:recibía energía y control a través de cables desde el suelo.
Pero un robot volador debería poder operar por sí solo. Fuller y su equipo decidieron utilizar un rayo láser invisible y estrecho para alimentar su robot. Apuntaron el rayo láser a una celda fotovoltaica, que se adjunta sobre RoboFly y convierte la luz láser en electricidad.
"Fue la forma más eficiente de transmitir rápidamente mucha potencia a RoboFly sin agregar mucho peso, "dijo el coautor Shyam Gollakota, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Paul G. Allen de la Universidad de Washington.
Todavía, el láser por sí solo no proporciona suficiente voltaje para mover las alas. Es por eso que el equipo diseñó un circuito que aumentó los siete voltios que salen de la celda fotovoltaica hasta los 240 voltios necesarios para el vuelo.
Para alimentar RoboFly, los ingenieros apuntaron un rayo láser invisible (que se muestra aquí en láser rojo) a una celda fotovoltaica, que se adjunta sobre el robot y convierte la luz láser en electricidad. Crédito:Mark Stone / Universidad de Washington
Para darle a RoboFly control sobre sus propias alas, los ingenieros proporcionaron un cerebro:agregaron un microcontrolador al mismo circuito.
"El microcontrolador actúa como el cerebro de una mosca real que le dice a los músculos de las alas cuándo disparar, "dijo el coautor Vikram Iyer, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Washington. "En RoboFly, le dice a las alas cosas como 'batir con fuerza ahora' o 'no batir' ".
Específicamente, el controlador envía voltaje en ondas para imitar el aleteo de las alas de un insecto real.
"Utiliza pulsos para dar forma a la onda, "dijo Johannes James, el autor principal y un estudiante de doctorado en ingeniería mecánica. "Para hacer que las alas se muevan rápidamente hacia adelante, envía una serie de pulsos en rápida sucesión y luego ralentiza el pulso a medida que te acercas a la parte superior de la onda. Y luego lo hace a la inversa para que las alas se muevan suavemente en la otra dirección ".
Para hacer que RoboFly sea inalámbrico, los ingenieros diseñaron un circuito flexible (amarillo) con un convertidor elevador (bobina de cobre y cajas negras a la izquierda) que aumenta los siete voltios provenientes de la celda fotovoltaica a los 240 voltios necesarios para el vuelo. Este circuito también tiene un cerebro microcontrolador (cuadro cuadrado negro en la parte superior derecha) que permite a RoboFly controlar sus alas. Crédito:Mark Stone / Universidad de Washington
Por ahora, RoboFly solo puede despegar y aterrizar. Una vez que su celda fotovoltaica está fuera de la línea de visión directa del láser, el robot se queda sin energía y aterriza. Pero el equipo espera pronto poder dirigir el láser para que RoboFly pueda flotar y volar.
Si bien RoboFly funciona actualmente con un rayo láser, las versiones futuras podrían usar baterías diminutas o recolectar energía de señales de radiofrecuencia, Dijo Gollakota. De esa manera, su fuente de energía se puede modificar para tareas específicas.
Los futuros RoboFlies también pueden esperar cerebros y sistemas de sensores más avanzados que ayuden a los robots a navegar y completar tareas por sí mismos. Fuller dijo.
"Realmente me gustaría hacer uno que encuentre fugas de metano, ", dijo." Podrías comprar una maleta llena de ellos, abrelo, y volarían alrededor de su edificio en busca de columnas de gas que salieran de las tuberías con fugas. Si estos robots pueden facilitar la búsqueda de fugas, será mucho más probable que se remenden, lo que reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto está inspirado en moscas reales, que son realmente buenos para volar en busca de cosas malolientes. Así que creemos que esta es una buena aplicación para nuestro RoboFly ".
