הטוב ביותר מזל"ט: איך חרקים לימד מדענים שוויצרי לבנות מטוס טוב יותר

אתה יכול להיות נסלח על המחשבה כי הרובוט הקשה ביותר, עמיד ביותר יהיה מעין שלד סגסוגת מתכת קשה במיוחד כמו שליחות קטלנית, אבל לפעמים רך וגמיש היא הדרך ללכת.

השבוע, מהנדסים בבית הספר אקול פוליטכניק Fédérale דה לוזאן (EPFL) בשוויץ פירסמו את התוצאות של המאמצים שלהם כדי להפוך מטורף quadcopter מזל טוב באמת בכתב העת מדע רובוטיקה.

כמו מספר גדל והולך של microrobots כרגע בפיתוח, אלה מזל"ט גם ללוות כמה אלמנטים העיצוב שלהם מן הארכיטקטורה מקופל קל של אוריגמי. אבל, אומרים החוקרים הפוך, עם הבדל אחד המפתח: העיצוב, מורכב חדש זה גמיש מספיק כדי לספוג נזק, אבל נוקשה מספיק כדי להישאר אווירודינמית, בהשראת תכונות החומר של כנפיים חרקים.

"רוב המבנים של אוריגמי עשויים מחומרים מרופדים נוקשים ומפרקים נוקשים (כלומר, מפרקים בלתי ניתנים לחיבור עשויים מפולי-נייד או ניילון), מה שמוביל למגבלות", אומר סטפנו מינטצ'ב, חוקר פוסט-דוקטורט באקולה פוליטכניק פדראל דה לוזאן (EPFL) בשוויץ. "אוריגמיס קשיחים שבירים, נוטים לקרוע, ונכשלים בקלות כאשר הם עמוסים במהלך התנגשויות".

ז'י ארן טיה, מהנדס מכונות מאומן בהרווארד, שפיתח מיקרו-בוטוטים משלו שהורגנו מהאוריגמי, אמר הפוך הוא התרשם מעבודת צוות לוזאן.

"מכיוון ששביל האגף הראשי נוקשה לחלוטין, כשהוא פוגע במכשול, האגף יכול להישבר", מסביר טאה. "מה שהם עשו לגבי התאמת" כוח הסף "- הסף שבו המעבר מ נוקשה ל רך מתרחשת - אני חושב שזה די מפתח עבור מבנים שצריכים לעמוד בפני השפעות."

בבסיס החדשנות של הקבוצה השוויצרית יש שכבה גמישה מתוחה, מעין להקת גומי שרוצה נואשות לחזור לצורה. שכבה זו מוקפת ואז דבקו אל שלד יותר נוקשה, מקוטע. זה די דומה לאחת מאותן בובות עץ מתרוממות שמתמוטטות ומתמוטטות כשאתה משחרר את החוט שבתוכן. עם השפעה, זמזום מכופף על המפרקים מפולח שלה, עם השכבה הגמישה מתיחה. ואז, זה מעייף בחזרה לתוך צורה מוכן להמשיך לטוס.

כמובן, הבנייה לא יכולה להיות גמישה מדי או, ומציאת איזון עדין הוא שם המומחיות של צוות EPFL צוות ההנדסה נכנס.

"אם כוח הסף נמוך מדי, "אומר טיה, "הקודקוד לא יוכל להמריא, נכון? כי ברגע שאתה מפעיל את הדחיפה המלאה, הדחף הולך לקרוס את המבנה ".

אתה יכול לתאר לעצמך חבורה של דברים שקורים: המדחפים עלולים לקרוס זה אל זה; הם יכלו לצייר את הכנפיים לכיוונים נפרדים, ובעיקר לצייר ולזרוק את הזמזום. זה יהיה, למען האמת, בלגן. מציאת כוח מתיחה ימין, כלומר סף שבו כיפוף יהיה רצוי, לקח ללמוד תכונות דומות באגפים חרקים, על פי Mintchev.

"האתגר של התאמה אסטרטגית של קשיחות ורכות במבנים מתקפלים נשלטים על ידי חרקים", אומר מינטצ'ב. "שלהם מתפתחים כנפיים אוריגמי מורכבים אריחים קשיחים של לציפורן מחובר דרך המפרקים רסין רך."

Mintchev ואת הקבוצה לראות יישומים אחרים עבור עיצוב זה יותר מדי, כולל מנגנוני מרתק יותר גמישה, אשר הם כבר בנו אב טיפוס של.

חלק מהיתרונות לעיצוב זה כוללים אחיזה כי יהיה פחות סיכוי לשבור משהו שביר כי הוא מנסה להרים, ואת אחיזה כי יהיה מסוגל להרים משהו מעבר ליכולת שלה (רק כדי הסיכון להפיל אותו, מאוחר יותר).

"המגמה הנוכחית ברובוטיקה היא ליצור רובוטים רכים יותר", אומר דאריו פלוריאנו, מנהל המעבדה של ה- EPFL למערכות אינטליגנטיות וחבר נוסף על הנייר החדש, "זה יכול להסתגל לתפקוד מסוים ולפעול בבטחה לצד בני אדם".

להיות עדין, בדרכו שלו, הוא סימן של כוח - משהו רובוטים טרמינאטור קשה לשים לב.