Vous savez peut-être que les guêpes peuvent rincer le cerveau des cafards ou que leur morsure est l'une des sensations les plus douloureuses sur Terre, et que le véritable conseil scientifique pour ceux qui ont été piqués par une guêpe est de simplement se vautrer et crier jusqu'à ce que la douleur passera. Moins connu est le fait que les guêpes sont capables de transporter des charges inattendues pour de si petites créatures.
Les microdrons ne peuvent que soulever leur propre poids. Si nous devons créer des robots volants qui peuvent transporter des objets lourds, mais nous ne voulons pas leur faire la taille de ptérodactyles, les ingénieurs devront trouver de nouvelles façons de soulever des charges. Par conséquent, les développeurs de drones se sont tournés vers les guêpes pour obtenir de l'aide et développent des moyens créatifs d'utiliser notre environnement comme une arme secrète en robotique.
Si une guêpe mord et abat une proie qu'elle ne peut pas élever, elle traîne toujours. Cela lui permet un
arolium , un coussin sur les jambes, qui aide à s'accrocher à la surface. Avec ses griffes, l'arolium permet aux guêpes de manipuler des objets avec lesquels elles ne peuvent pas simplement s'envoler. Par conséquent, ils piquent des proies qui dépassent leur poids.
Les ingénieurs veulent que les drones le fassent aussi. Par conséquent, une nouvelle classe de robots FlyCroTugs copie certaines des caractéristiques de ces dépliants ennuyeux. À première vue, ces robots sont comme des quadrocoptères ordinaires qui tiennent dans la paume de votre main. Leur secret est caché dans leur abdomen. Au sol, une version de l'appareil utilise des crochets, s'accrochant aux renflements et aux creux de la surface, comme une guêpe avec des griffes, et l'autre utilise un coussin qui adhère à une surface plane. Ces appareils peuvent alors utiliser un petit treuil, à l'aide duquel ils sont capables de soulever et de transporter une charge plus de 40 fois plus lourde qu'eux.
La physique des crochets est assez simple - la fixation avec un levier. «Nous essayons simplement d'aligner ces crochets les uns à côté des autres afin que chacun trouve sa propre saillie, et ensemble, ils peuvent tirer plus d'un crochet», explique Matthew Estrada, robotique de Stanford, qui décrit ces appareils dans Science Robotics.
La physique des oreillers est plus déroutante. Cette technologie a été créée sous l'influence des pieds non pas des guêpes, mais d'un gecko, et elle n'est pas particulièrement nouvelle - les chercheurs de Stanford l'ont déjà utilisée, par exemple, pour développer une capture qui pourra un jour capturer des débris spatiaux en orbite. Mais les forces qui y agissent peuvent donner au FlyCroTug la capacité d'un gecko et la capacité de s'élever, comparable aux insectes.
Cette astuce est basée sur
les forces de Van der Waals . Le matériau au bas du drone est plein de pétoncles en silicone. Entrant en contact avec une surface plane tangentiellement, les peignes s'alignent dans une direction (voir animation ci-dessous). «Ils se couchent tous et entrent en contact très étroit avec ce à quoi ils sont contraints», explique Estrada. Le contact est si proche que chaque pétoncle commence à être attiré vers la surface au niveau moléculaire. Puisqu'il y en a beaucoup dans le matériau, ces forces s'additionnent et donnent une excellente adhérence.
C'est ainsi que les geckos courent autour des murs, et les FlyCroTugs peuvent soulever des poids qui sont 40 fois son poids. Alors que le robot est immobile à la surface d'une table, par exemple, il peut utiliser les forces de van der Waals, soulevant des objets avec le treuil qui sont beaucoup plus lourds que lui. Par exemple, une bouteille d'eau.
Pour soulever des objets plus lourds, vous pouvez utiliser plusieurs de ces petits robots. Cela peut être plus utile que de simplement redimensionner des drones pour augmenter leur énergie. Une telle approche peut conduire à une réduction du coût de leur production et leur permettre, si nécessaire, de pénétrer dans de petits espaces. Qui a besoin de masse, si vous pouvez en prendre un certain nombre?
Contrairement aux précédents modèles de drones fabriqués sous l'influence d'idées naturelles, FlyCroTug s'inspire de la guêpe non seulement en tant qu'animal volant, mais aussi de l'ensemble du système de son travail dans son ensemble. «Les insectes volants ne sont pas seulement capables de voler quand il s'agit d'objets en mouvement», explique Sun-Jo Chan, un ingénieur robot de Caltech, qui a développé un
drone en forme de chauve-souris . Ils sont également capables de faire glisser une charge qu'ils ne peuvent pas soulever dans les airs. «Il s'agit d'une innovation très intéressante et d'un ajout à ce travail.»
En d'autres termes, l'utilisation du mouvement de surface ou d'autres caractéristiques environnementales peut aider à améliorer les nouveaux robots. La plupart des robots roulent au sol ou volent dans les airs sans interagir avec l'environnement. FlyCroTugs fonctionne d'une manière complètement différente: ils utilisent l'environnement pour augmenter leur efficacité. La surface peut être utile non seulement pour la navigation, elle peut être utilisée comme un outil pour soulever des charges.
Cette nouvelle capacité à soulever des charges est utile non seulement pour faire glisser de gros objets. Deux robots peuvent travailler ensemble sur des manipulations aussi complexes que l'ouverture d'une porte. Le premier drone est sélectionné pour sa position et enfonce un crochet avec un ressort sous la porte. Le deuxième robot s'accroche à la poignée. Ensuite, le deuxième robot, tenant la porte, tire la poignée vers le bas tandis que le premier ouvre la porte.
L'idée est que des groupes de robots antiadhésifs peuvent faire face à des tâches trop difficiles pour des robots individuels. "Vous pouvez imaginer des robots individuels comme des mouvements dans un jeu d'échecs", a déclaré Estrada. "Comment ces forces peuvent-elles être appliquées dans différentes directions pour mener à bien une tâche difficile?" Au lieu de charger les fonctions complexes d'un robot sophistiqué et coûteux, dans certains cas, il sera plus facile de coordonner le travail de plusieurs robots.
Ou, à un moment donné, les chercheurs peuvent combiner ces deux voyages - des crochets pour accrocher des matériaux grossiers et des coussinets pour des matériaux lisses - dans un drone qui fonctionne bien sur diverses surfaces.
N'avez simplement pas besoin de lui attacher une piqûre. Laissons ce chemin inexploré.