Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) представили новое поколение микророботов-насекомых, способных находиться в воздухе до 1000 секунд (почти 17 минут), что в 100 раз превышает показатели предыдущих версий. Этот технологический прорыв, описанный в журнале Science Robotics, открывает дорогу к практическому применению роев таких аппаратов для задач механического опыления, что может кардинально изменить подходы в сельском хозяйстве.
Решение проблемы сокращения популяции опылителей
Опыление, осуществляемое насекомыми, такими как пчелы и шмели, является критически важным для мирового производства продовольствия. Однако сокращение численности естественных опылителей из-за изменений климата, использования пестицидов и болезней ставит под угрозу урожайность многих культур. Искусственное опыление, выполняемое вручную, уже применяется, но этот метод чрезвычайно трудоемок и малоэффективен. Новые роботы-насекомые, также известные как микродроны или MAV (Micro-Aerial Vehicles), могут стать высокотехнологичной альтернативой. Идея заключается в том, что рои таких роботов, выпускаясь из механических ульев, будут автономно переносить пыльцу между растениями, повышая урожайность без вреда для окружающей среды.
Технологический скачок: от секунд к минутам
Предыдущие модели роботов-насекомых имели серьезные ограничения: время полета измерялось секундами, а маневренность и скорость оставляли желать лучшего. Команда MIT под руководством профессора Кевина Чена сумела преодолеть эти барьеры, полностью переосмыслив конструкцию аппарата.
Инновационная конструкция крыла
Одним из ключевых нововведений стала измененная конфигурация крыльев. Ранние прототипы имели восемь крыльев (четыре блока по два крыла), что приводило к аэродинамической интерференции — потоки воздуха от разных крыльев мешали друг другу, снижая подъемную силу. Новая версия использует всего четыре крыла, каждое из которых закреплено на отдельном приводе и направлено от центра робота. Такая конструкция не только стабилизирует полет, но и освобождает в центре аппарата место для установки электроники, миниатюрных сенсоров и аккумуляторов.
Эффективность и долговечность
Новый робот весит всего 750 миллиграммов — меньше канцелярской скрепки — но при этом демонстрирует впечатляющую производительность. Благодаря усовершенствованным приводам, которые точнее имитируют работу мышц настоящих насекомых, удалось значительно снизить механическое напряжение на элементы конструкции. Это не только повысило энергоэффективность, но и увеличило долговечность и общую продолжительность полета. Во время тестов аппарат смог выполнять сложные акробатические маневры, включая сальто, и даже пролетел по траектории, образующей буквы «MIT».
Во время тестового полета робот-пчела успешно проследовал по траектории, изображающей буквы ‘MIT’. Источник: MIT
Перспективы и практическое значение
Хотя текущие результаты являются огромным шагом вперед, исследователи признают, что работа еще не завершена. Следующие этапы включают интеграцию бортовых источников питания, сенсоров и вычислительных модулей для обеспечения полной автономности полета вне лабораторных условий. По оценкам команды, функциональная версия, готовая к выполнению задач по опылению, может появиться в течение ближайших пяти лет.
«Продолжительность полета, которую мы продемонстрировали, вероятно, больше, чем суммарное время полета, накопленное всей нашей областью исследований роботов-насекомых. С увеличенным сроком службы и точностью этого робота мы приближаемся к очень захватывающим применениям, таким как помощь в искусственном опылении», — отмечает Кевин Чен, доцент кафедры электротехники и информатики MIT.
С точки зрения регулирования, такие аппараты находятся далеко за пределами существующих норм для БПЛА из-за своего микроскопического веса. Однако будущее массовое применение автономных роев, несомненно, потребует разработки новых правовых рамок для управления и координации их полетов, возможно, в рамках концепций U-space/UTM на микроуровне.
* Источник фото — dronewatch.nl
