Forscher der Universität Washington haben “Mikroflieger” entwickelt – kleine robotische Geräte, die ihre Bewegungen in der Luft anpassen können, indem sie sich beim Abstieg zusammenfalten. Die Mikroflieger verwenden eine Miura-ori-Origami-Faltung, um vom Wirbeln und nach außen Streuen in einen geraden Fall auf den Boden überzugehen. Die Forscher steuern den Zeitpunkt des Übergangs jedes Geräts durch Methoden wie einen an Bord befindlichen Drucksensor, einen an Bord befindlichen Timer oder ein Bluetooth-Signal. Die Mikroflieger wiegen etwa 400 Milligramm und sind halb so schwer wie ein Nagel. Wenn sie aus 40 Metern Höhe fallen gelassen werden, können sie die Strecke eines Fußballfeldes zurücklegen. Sie sind mit einem batterielosen Aktuator, einer Solarstromgewinnungsschaltung und einem Controller zur Auslösung von Formänderungen in der Luft ausgestattet. Die Mikroflieger können auch an Bord Sensoren tragen, um Daten zu Temperatur, Feuchtigkeit usw. zu sammeln. Die Forschungsergebnisse wurden in Science Robotics veröffentlicht. Die Forscher zielen darauf ab, Mikroflieger zu entwickeln, die in beide Richtungen umschalten können, um präzisere Landungen bei turbulenten Windbedingungen zu ermöglichen. Die Forschung wurde von verschiedenen Finanzierungspartnern unterstützt.
Einführung
In diesem Artikel werden wir die Entwicklung von kleinen Robotergeräten namens “Microfliers” durch Forscher der University of Washington untersuchen. Diese Microfliers sind in der Lage, ihre Bewegung in der Luft anzupassen, indem sie sich beim Abstieg in eine gefaltete Position einrasten und so kontrollierte und präzise Landungen ermöglichen. Wir werden uns mit dem durch Origami inspirierten Design, den Methoden zur Steuerung des Übergangs und den möglichen Anwendungen dieser Microfliers befassen.
Der Miura-ori Origami-Faltmechanismus
Die Microfliers verwenden eine Miura-ori Origami-Faltung, die es ihnen ermöglicht, von einer Schleuderbewegung nach außen zu einem geraden freien Fall zu wechseln. Diese Faltung sorgt für Stabilität und Kontrolle während des Abstiegs und ermöglicht so eine kontrollierte Landung. Wir werden das Konzept der Miura-ori-Faltung und ihre Anwendung im Design dieser Microfliers untersuchen.
Origami in der Robotik
Origami wird zunehmend in der Robotik untersucht und angewendet, aufgrund seiner Fähigkeit, kompakte, leichte und flexible Strukturen zu schaffen. Wir werden die Vorteile der Integration von Origami-Prinzipien in der Robotik diskutieren und wie sie die Entwicklung innovativer Geräte wie die Microfliers ermöglicht.
Steuerung des Übergangs
Die Forscher haben verschiedene Methoden implementiert, um die Zeitsteuerung des Übergangs jedes Microfliers von einer seitlichen Bewegung zu einem geraden freien Fall zu kontrollieren. Diese Methoden umfassen die Verwendung eines Drucksensors an Bord, eines Timer an Bord oder eines Bluetooth-Signals. Wir werden jede dieser Methoden untersuchen und ihre Wirksamkeit bei der präzisen Steuerung des Übergangsprozesses diskutieren.
Funktionen und Fähigkeiten der Microfliers
Neben ihren einstellbaren Flugeigenschaften besitzen die Microfliers mehrere weitere Funktionen und Fähigkeiten, die ihre Funktionalität verbessern. Wir werden die folgenden Aspekte untersuchen:
Kompaktes und leichtes Design
Die Microfliers wiegen etwa 400 Milligramm, was der Hälfte eines Nagels entspricht. Ihr kompaktes und leichtes Design ermöglicht es ihnen, leicht transportiert und in verschiedenen Umgebungen eingesetzt zu werden.
Reisestrecke
Wenn sie aus einer Höhe von 40 Metern fallen gelassen werden, können die Microfliers die Entfernung eines Fußballfeldes zurücklegen. Wir werden die Faktoren diskutieren, die zu ihrer beeindruckenden Reisestrecke beitragen, und die potenziellen Anwendungen, die von dieser Fähigkeit profitieren.
An Bord befindliche Energieversorgung und Steuerung
Die Microfliers sind mit einem bordlosen batteriefreien Aktuator, einem solarbetriebenen Schaltkreis zur Energiegewinnung und einem Controller zum Auslösen von Formänderungen in der Luft ausgestattet. Wir werden untersuchen, wie diese Komponenten an Bord den Microfliers ermöglichen, autonom zu funktionieren und komplexe Manöver durchzuführen.
Datenerfassung
Die Microfliers haben die Fähigkeit, an Bord Sensoren zu tragen, die es ihnen ermöglichen, Daten zu verschiedenen Umweltfaktoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu sammeln. Wir werden die potenziellen Anwendungen und Vorteile der Verwendung von Microfliers für die Datenerfassung untersuchen.
Zukünftige Entwicklungen und Anwendungen
Die Forscher planen, die Microfliers weiterzuentwickeln, um Übergänge in beide Richtungen zu ermöglichen. Diese Weiterentwicklung würde präzisere Landungen ermöglichen, insbesondere bei turbulenten Windverhältnissen. Wir werden über mögliche zukünftige Entwicklungen und Anwendungen von Microfliers diskutieren, die bidirektionalen Übergänge durchführen können.
Finanzierung und Unterstützung
Die Forschung und Entwicklung der Microfliers wurden von verschiedenen Förderquellen unterstützt. Wir werden einen Überblick über die Organisationen oder Institutionen geben, die dieses innovative Projekt unterstützt haben, und ihre Beiträge hervorheben.
