Sie wissen vielleicht, dass Wespen das Gehirn von Kakerlaken spülen können oder dass ihr Biss eine der schmerzhaftesten Empfindungen auf der Erde ist und dass der wahre wissenschaftliche Rat für diejenigen, die von einer Wespe gestochen wurden, darin besteht, sich einfach zu suhlen und bis zum Schmerz zu schreien wird vergehen. Weniger bekannt ist die Tatsache, dass Wespen in der Lage sind, unerwartet große Lasten für solch kleine Kreaturen zu tragen.
Mikrodrons können nur ihr eigenes Gewicht heben. Wenn wir fliegende Roboter entwickeln müssen, die schwere Gegenstände tragen können, diese aber nicht so groß wie Pterodaktylen sein sollen, müssen die Ingenieure neue Wege finden, um Lasten zu heben. Aus diesem Grund haben sich Drohnenentwickler an Wespen gewandt und entwickeln kreative Wege, um unsere Umgebung als Geheimwaffe in der Robotik zu nutzen.
Wenn eine Wespe Beute beißt und schneidet, die sie nicht heben kann, schleppt sie sich immer noch. Dies ermöglicht ihr ein
Arolium , ein Polster an den Beinen, das hilft, sich an der Oberfläche festzuhalten. Zusammen mit seinen Krallen ermöglicht das Arolium Wespen, Objekte zu manipulieren, mit denen sie nicht einfach wegfliegen können. Daher stechen sie Beute, die ihr Gewicht übersteigt.
Ingenieure wollen, dass Drohnen das auch tun. Daher kopiert eine neue Klasse von FlyCroTugs-Robotern einige der Funktionen dieser nervigen Flyer. Auf den ersten Blick sind diese Roboter wie gewöhnliche Quadrocopter, die in Ihre Handfläche passen. Ihr Geheimnis ist in ihrem Bauch verborgen. Auf dem Boden verwendet eine Version des Geräts Haken, die wie eine Wespe mit Krallen an den Ausbuchtungen und Vertiefungen der Oberfläche haften, und die andere verwendet ein Polster, das an einer ebenen Oberfläche haftet. Dann können diese Geräte eine winzige Winde verwenden, mit deren Hilfe sie eine Last heben und ziehen können, die mehr als 40-mal schwerer ist als sie.
Die Physik der Haken ist recht einfach - Befestigung mit einem Hebel. „Wir versuchen nur, diese Haken nebeneinander zu platzieren, damit jeder seinen Vorsprung findet und zusammen mehr als einen Haken ziehen kann“, sagt Matthew Estrada von Stanford Robotics, der diese Geräte in Science Robotics beschreibt.
Die Kissenphysik ist verwirrender. Diese Technologie wurde unter dem Einfluss der Beine nicht von Wespen, sondern von einem Gecko entwickelt und ist nicht besonders neu. Stanford-Forscher haben sie beispielsweise bereits verwendet, um eine Erfassung zu entwickeln, mit der eines Tages Weltraummüll im Orbit erfasst werden kann. Aber die darin wirkenden Kräfte können dem FlyCroTug die Fähigkeit eines Geckos und die Fähigkeit zum Aufstehen verleihen, vergleichbar mit Insekten.
Dieser Trick basiert auf
Van-der-Waals-Kräften . Das Material am Boden der Drohne ist voller Silikonkammmuscheln. Bei tangentialem Kontakt mit einer ebenen Fläche richten sich die Kämme in einer Richtung aus (siehe Animation unten). "Sie alle legen sich hin und kommen in sehr engen Kontakt mit dem, worauf sie gedrängt werden", sagt Estrada. Der Kontakt ist so eng, dass jede Jakobsmuschel auf molekularer Ebene von der Oberfläche angezogen wird. Da sich viele davon im Material befinden, summieren sich diese Kräfte und ergeben eine hervorragende Haftung.
So laufen Geckos um Wände herum und FlyCroTugs können Gewichte heben, die das 40-fache ihres Gewichts betragen. Während der Roboter beispielsweise auf der Oberfläche eines Tisches bewegungslos ist, kann er die Kräfte von van der Waals nutzen und mit der Winde Objekte anheben, die viel schwerer sind als er selbst. Zum Beispiel eine Flasche Wasser.
Um schwerere Dinge zu heben, können Sie mehrere dieser winzigen Roboter verwenden. Dies kann nützlicher sein, als Drohnen einfach zu skalieren, um ihre Energie zu erhöhen. Ein solcher Ansatz kann zu einer Reduzierung der Produktionskosten führen und es ihnen gegebenenfalls ermöglichen, in kleine Räume einzudringen. Wer braucht Masse, wenn man eine Nummer nehmen kann?
Im Gegensatz zu früheren Drohnenmodellen, die unter dem Einfluss natürlicher Ideen hergestellt wurden, ist FlyCroTug nicht nur von der Wespe als fliegendes Tier, sondern auch vom gesamten System ihrer Arbeit als Ganzes inspiriert. „Fliegende Insekten können nicht nur fliegen, wenn es darum geht, Objekte zu bewegen“, sagt Sun-Jo Chan, ein Roboteringenieur von Caltech, der eine
fledermausähnliche Drohne entwickelt hat . Sie können auch eine Last ziehen, die sie nicht in die Luft heben können. "Dies ist eine sehr interessante Innovation und Ergänzung zu dieser Arbeit."
Mit anderen Worten, die Verwendung von Oberflächenbewegungen oder anderen Umgebungsmerkmalen kann dazu beitragen, neue Roboter besser zu machen. Die meisten Roboter rollen entweder auf dem Boden oder fliegen durch die Luft, ohne mit der Umgebung zu interagieren. FlyCroTugs funktioniert ganz anders: Sie nutzen die Umgebung, um ihre Effizienz zu steigern. Die Oberfläche kann nicht nur für die Navigation nützlich sein, sondern auch als Werkzeug zum Heben von Lasten verwendet werden.
Diese neue Fähigkeit zum Heben von Lasten ist nicht nur zum Ziehen großer Objekte nützlich. Zwei Roboter können bei so komplexen Manipulationen wie dem Öffnen einer Tür zusammenarbeiten. Die erste Drohne wird für die Position ausgewählt und stößt einen Haken mit einer Feder unter die Tür. Der zweite Roboter hakt am Griff. Dann zieht der zweite Roboter, der die Tür hält, den Griff nach unten, während der erste die Tür öffnet.
Die Idee ist, dass Gruppen von Antihaft-Robotern Aufgaben bewältigen können, die für einzelne Roboter zu schwierig sind. "Sie können sich einzelne Roboter als Züge in einem Schachspiel vorstellen", sagte Estrada. "Wie können diese Kräfte in verschiedene Richtungen angewendet werden, um eine schwierige Aufgabe auszuführen?" Anstatt die komplexen Funktionen eines hoch entwickelten und teuren Roboters zu laden, ist es in einigen Fällen einfacher, die Arbeit mehrerer Bots zu koordinieren.
Oder irgendwann können Forscher diese beiden Auslösungen - Haken zum Einhaken von groben Materialien und Pads für glatte - in einer Drohne kombinieren, die auf verschiedenen Oberflächen gut funktioniert.
Sie müssen ihm nur keinen Stich anbringen. Lassen wir diesen Weg unerforscht.