В прошлом году аспирант Гарвардского университета стал свидетелем поистине уникального события. Ранним летним утром Пакпон Чирараттананон (Pakpong Chirarattananon) в лаборатории робототехники пытался «оживить» искусственное насекомое. Над этим проектом ученые работали не один год. Очередная попытка и… робот размером меньше канцелярской скрепки и весом меньше десятых долей грамма взметнулся вверх на несколько дюймов. Благодаря своим хрупким крыльям насекомое зависло на мгновение в воздухе и проделало запрограммированный маршрут.
Аспирант тут же записал полет на видео и отправил почтой своим коллегам и руководителям проекта в три часа утра. Письмо носило название «Полет робота-пчелы (RoboBee)».
«Я был так взволнован, что не мог спать», – вспоминает аспирант. Первый полет робота-пчелы стал кульминационным моментом исследования, над которым ученые работали 12 лет.
Робот-пчела RoboBee. Фото: Гарвардский университет, штат Массачусетс, США.
Конструкция робота-пчелы не является полноценным роботом, на ее борту нет элементов питания и управляющей электроники. Ток подается по тончайшим проводам, приводящим в действие пьезоэлементы, управляющие крыльями. В зависимости от частоты сокращений каждого крыла создается подъемная сила, или меняется ее вектор.
«Конструкция – результат 12-летних исследований», — рассказал Роберт Вуд (Robert Wood), исследователь из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) и Института бионики Уисса Гарвардского университета.
Робот-пчела RoboBee. Фото: Гарвардский университет, штат Массачусетс, США.
Прототип, изготовленный в Гарварде, очень прост по конструкции. Фактически это рама с прикрепленными к ней крыльями, которые могут совершать мелкие движения при помощи пьезоматериала. К этому материалу напрямую прикреплены провода, которые подают электроимпульсы, заставляющие его сокращаться.
Частота подачи импульсов, а следовательно, и частота микродвижений крыльев — до 120 колебаний в секунду. Поэтому на фотографиях, а также на видео крылья кажутся неподвижными. Вес устройства не превышает 0,08 грамм, размах крыльев — 3 см.
Робот-пчела RoboBee. Фото: Гарвардский университет, штат Массачусетс, США.
Роберт Вуд подчеркивает, конечной целью создания робота-пчелы является не изготовление серийного микробеспилотника, а исследования в области бионики.
Впрочем, вряд ли американские ученые смогут избежать соблазна принять гранты от военных на разработку насекомых-шпионов или даже неуловимых микроубийц. Если существующие военные беспилотники можно сбить с помощью ПВО, то замаскированный под пчелу или комара робот может незаметно заползти или пролететь в любой командный бункер и убить человека при помощи отравленного «жала». Возможно, бороться с подобными микро-дронами можно будет только с помощью электромагнитного оружия или мухобойки.
Одна из вариаций робота-пчелы RoboBee. Фото: Гарвардский университет, штат Массачусетс, США.
«Робота-пчелу при желании можно использовать в поисково-спасательных операциях. Ведь за счет своего очень компактного размера, она сможет проникнуть туда, куда не доберется человек», – рассказал со-автор исследований Кевин Ма (Kevin Y. Ma).
«В настоящий момент это самый маленький летающий робот из когда-либо создававшихся человеком. А машет он крыльями настолько быстро, что человеку это даже сложно разглядеть. Более того, робот получился настолько ловким, что поймать его руками представляется довольно сложной задачей», – объясняет Кевин Ма (Kevin Y. Ma) из Гарвардского университета.
Одна из вариаций робота-пчелы RoboBee. Фото: Гарвардский университет, штат Массачусетс, США.
Управление робота-мухой осуществляется через проводное соединение с отдельным компьютером, хотя команда под руководством исследователей Гу Ен Вэя (Gu-Yeon Wei) и Дэвида Брукса (David Brooks) уже работает над созданием вычислительного «мозга», который можно будет установить на раме робота-пчелы. Таким образом, в дальнейшем робот-пчела может стать автономным.