Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) и Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) создали летательный аппарат с машущими крыльями весом менее 300 граммов, способный перемещаться как по воздуху, так и под водой. Вдохновленный тупиками — птицами, одинаково ловко ныряющими и летающими, — робот имеет центральный фюзеляж, два гибких крыла и управляемый хвостовой стабилизатор.
В полевых испытаниях на Женевском озере аппарат проплыл под водой, затем под крутым углом 70 градусов прорвал поверхность и взлетел в воздух. Переход выполняется исключительно за счет взмахов крыльев, без использования ног — в отличие от реальных тупиков и уток, которые отталкиваются лапами.
При проектировании команда проанализировала биомеханику зимородков, буревестников и тупиков. Выяснилось, что мелкие птицы сохраняют одинаковую физику движений в обеих средах, просто меняя частоту взмахов: тупик делает около 10 взмахов в секунду в воздухе и 4 — под водой. Инженеры воспроизвели это поведение с помощью крошечного водонепроницаемого электродвигателя и механического коленчатого вала, обеспечивающих постоянную частоту 5 взмахов в секунду.
Гибкость крыльев — главный параметр: они должны быть достаточно эластичными, чтобы уменьшать амплитуду под водой, и достаточно жесткими для полета. Покрытые наночастицами, крылья работают в обеих средах без потери эффективности.
В воде робот движется со скоростью 1 метр в секунду, в воздухе — до 6 метров в секунду. Самый сложный этап — прорыв поверхностного натяжения воды. Опытным путем найден оптимальный угол атаки — 70 градусов: меньший угол позволяет воде захватить кончики крыльев, больший — опрокидывает аппарат. Примечательно, что робот обходится без перепончатых лап, которые используют настоящие тупики.
Потенциальное применение — океанография, морская биология и мониторинг прибрежных зон.
В идеале мы хотим, чтобы океанографы и морские биологи могли запускать робота с лодки или берега, он пролетал бы над интересующей областью — айсбергом, портовым сооружением или стаей китов, — нырял для измерений или забора проб, возвращался на поверхность и передавал данные. Это обходилось бы в разы дешевле традиционных методов, — пояснил Рафаэль Зуфферей, доцент кафедры машиностроения MIT.
Данные об океане сегодня собирают огромные исследовательские суда, неспособные безопасно маневрировать на мелководье или среди ледоломов. Новый дрон можно запускать ежечасно, а не еженедельно, автономно курсируя между базами и уязвимыми экосистемами.
Лаборатория AURA в MIT уже работает над улучшением модели: в следующих версиях появятся крылья, способные к поворотам и управлению, что позволит роботу преодолевать порывистый ветер и неспокойные прибрежные волны.
Читайте также нашу статью о том, как в России провели первую свадьбу роботов-гуманоидов (видео).
Источник: hi-tech.mail.ru