Els microflíers, o robots sense fils en miniatura desplegats en nombre, de vegades s'utilitzen avui dia amb finalitats de vigilància i monitoratge a gran escala, com ara estudis ambientals o biològics. A causa de la capacitat dels voladors de dispersar-se a l'aire, es poden estendre per cobrir grans àrees després de ser llançats des d'un sol lloc, fins i tot en llocs on l'accés és difícil. A més, són més petits, lleugers i més barats de desplegar que diversos drons.
Un dels reptes a l'hora de crear microvoladors més eficients ha estat reduir el consum d'energia. Una manera de fer-ho, tal com han demostrat investigadors de la Universitat de Washington (UW) i la Universitat Grenoble Alpes, és desfer-se de la bateria. Inspirant-se en l'art japonès del plegat de paper, l'origami, van dissenyar microvoladores programables que es poden dispersar al vent i canviar de forma mitjançant l'actuació electrònica. Això s'aconsegueix mitjançant un actuador d'energia solar que pot produir fins a 200 mil·linewtons de força en 25 mil·lisegons.
"Penseu en aquests petits volants com una plataforma de sensors per mesurar les condicions ambientals, com ara la temperatura, la llum i altres coses".
—VIKRAM IYER, UNIVERSITAT DE WASHINGTON
"El millor d'aquests dissenys d'origami és que hem creat una manera perquè canviïn de forma a l'aire, completament sense bateria", diu Vikram Iyer, informàtic i enginyer de la UW, un dels autors. "És un canvi força petit en la forma, però crea un canvi molt dramàtic en el comportament de caiguda... que ens permet tenir un cert control sobre com volen aquestes coses".
Estats de caiguda i estable: A) El microvolador d'origami aquí es troba en estat de caiguda i B) configuració posterior a l'aterratge. A mesura que baixa, el volador cau, amb un patró típic de caiguda representat a C. D) El microvolador d'origami és aquí en el seu estat de descens estable. La gamma de llocs d'aterratge dels volants, E, revela els seus patrons de dispersió després de ser alliberat del seu drone principal.
Aquesta investigació es basa en el treball anterior dels investigadors publicat el 2022, demostrant sensors que es poden dispersar a l'aire com les llavors de dent de lleó. Per a l'estudi actual, "l'objectiu era desplegar centenars d'aquests sensors i controlar on aterren, per aconseguir desplegaments precisos", diu el coautor Shyamnath Gollakota, que dirigeix el Mobile Intelligence Lab de WU. Els microvoladors, cadascun amb un pes inferior a 500 mil·ligrams, poden viatjar gairebé 100 metres amb una lleugera brisa i transmetre sense fil dades sobre la pressió de l'aire i la temperatura mitjançant Bluetooth fins a una distància de 60 metres. Les troballes del grup es van publicar a Science Robotics a principis d'aquest mes.
Descobrir la diferència en el comportament de caiguda dels dos estats d'origami va ser una casualitat, Gollakota diu: "Quan és pla, és gairebé com una fulla, que tomba [al] vent", diu. "Un canvi molt lleuger de pla a una mica de curvatura [fa] que caigui com un paracaigudes amb un moviment molt controlat". En el seu estat de caiguda, en ràfegues de vent laterals, els microvoladors aconsegueixen fins a tres vegades la distància de dispersió que en el seu estat estable, afegeix.
Aquest primer pla del microvolador revela l'electrònica i els circuits de la seva part superior.
Hi ha hagut altres sistemes basats en origami en què s'han utilitzat motors, actuadors electrostàtics, aliatges amb memòria de forma i polímers electrotèrmics, per exemple, però aquests no van abordar els reptes als quals s'enfronten els investigadors, diu Gollakota. Un era trobar el punt dolç entre un mecanisme d'accionament prou fort com per no canviar de forma sense activar-se, però prou lleuger per mantenir el consum d'energia baix. A continuació, havia de produir una resposta de transició ràpida mentre cau a terra. Finalment, calia tenir una solució d'emmagatzematge d'energia lleugera a bord per desencadenar la transició.
El mecanisme, que Gollakota descriu com a "bastant de sentit comú", encara els va trigar un any a inventar-se. Hi ha una tija al mig de l'origami, que consta d'una bobina de solenoide (una bobina que actua com a imant quan hi passa un corrent) i dos imants petits. Quatre barres de fibra de carboni amb frontisses uneixen la tija a les vores de l'estructura. Quan s'aplica un pols de corrent a la bobina del solenoide, empeny els imants l'un cap a l'altre, fent que l'estructura pren la seva forma alternativa.
Tot el que requereix és una petita potència, només la suficient per posar els imants a la distància correcta entre ells perquè funcionin les forces magnètiques, diu Gollakota. Hi ha una sèrie de cèl·lules solars primes i lleugeres per recollir energia, que s'emmagatzema en un petit condensador. El circuit es fabrica directament sobre l'estructura d'origami plegable i també inclou un microcontrolador, un temporitzador, un receptor Bluetooth i sensors de pressió i temperatura.
"Podem programar aquestes coses per activar el canvi de forma en funció de qualsevol d'aquestes coses, després d'un temps determinat, quan l'enviem un senyal de ràdio o, a una altitud [o temperatura] que detecta aquest dispositiu", afegeix Iyer. L'estructura de l'origami és biestable, és a dir, no necessita cap energia per mantenir la forma un cop ha fet la transició.
Els investigadors diuen que el seu disseny es pot ampliar per incorporar sensors per a una varietat d'aplicacions de monitoratge ambiental. "Penseu en aquests petits volants com una plataforma de sensors per mesurar les condicions ambientals, com la temperatura, la llum i altres coses, [i] com varien a l'atmosfera", diu Iyer. O poden desplegar sensors sobre el terreny per a coses com l'agricultura digital, estudis relacionats amb el canvi climàtic i el seguiment dels incendis forestals.
En el seu prototip actual, els microvoladors només canvien de forma en una direcció, però els investigadors volen fer-los passar en ambdues direccions, per poder canviar els dos estats i controlar encara millor la trajectòria. També s'imaginen un eixam de microvoladors que es comuniquen entre ells, controlen el seu comportament i s'autoorganitzen com cauen i es dispersen.
L'article es reprodueix al web:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
Feu clic a l'enllaç següent per llegir-ne més:
Robots: el pont que connecta la IA amb el món físic
Reeman Robotics i el futur de la ciberseguretat: una resposta al ciberatac de l'ICC
Vols saber més sobre els robots:https://deliveryRobotic.com/
robot,robòtica,reeman,ai,robot de lliurament,robot de lliurament autònom,fàbrica,maneig,robot de manipulació,robot agv,xassís de robot,robot mòbil,robot mòbil autònom,xassís de robot mòbil,agv,AMR,robot AMR,robot logístic,manipulació robot, xassís agv, robot de lliurament de paquets, robots de lliurament de fàbrica, robots de lliurament de material de taller, robot de transport, robot de transport, robot de lliurament de queviures, robot de carretó, robot de lliurament de peces, robots de magatzem, lliurament no tripulat, robot de lliurament de documents, robot de missatgeria, oficina robot de lliurament, planta de processament d'aliments, fàbrica digital, fàbrica de peces de vestir