Badania nad amortyzatorami robota latającego

Japoński rohatyniec dwurożny – Allomyrina dichotoma – posiada wyrafinowaną ochronę przed uderzeniami. Jeśli w locie zderzy się z przedstawicielami tego samego gatunku lub gałęziami, jego filigranowe skrzydła składają się, dzięki czemu skutecznie pochłaniają siłę uderzenia.
Południowokoreańscy konstruktorzy przenieśli tę zasadę na małą, bioniczną, robotyczną muchę. To pozwoliło jej kontynuować lot po zderzeniu bez żadnych uszkodzeń, jak donoszą naukowcy w czasopiśmie naukowym “Science”.
Na potrzeby swoich badań naukowcy zajmujący się bioniką Hoang Vu Phan i Hoon Cheol Park z Uniwersytetu Konkuk w Seulu najpierw szczegółowo obserwowali zachowanie podczas lotu ośmiu japońskich chrząszczy rohatyńców dwurożnych. Przed odlotem owady, które mogą osiągać do ośmiu centymetrów długości, rozpościerają swoje twarde, kryjące skrzydła zwane elitrami. Potem w ciągu dwóch ruchów, rozwijają się gossamerowe skrzydła. Rozkładanie odbywa się całkowicie pasywnie wzdłuż naturalnych krawędzi fałdowych dzięki działającym prądom powietrza.
W laboratorium naukowców chrząszcze, które poruszają się z prędkością pół metra na sekundę, czasami uderzały czubkiem skrzydeł, a czasami środkiem skrzydeł w zainstalowane cienkie pręty toru przeszkód. Po uderzeniach w środkową część skrzydła chrząszcze zaczynały nieco wirować, a potem stabilizowały swój lot ruchami nóg i drugiego skrzydła. Jeśli jednak uderzyły końcówką skrzydła w przeszkodę, skrzydło składało się jak amortyzator. Zaledwie cztery milisekundy później zostały ponownie rozłożone, co pozwoliło na stabilny lot prawie bez wirowania.
Phan i Park przenieśli koncepcję tych naturalnych amortyzatorów na 18-gramową robotyczną muchę z dwoma trzepoczącymi w górę i w dół skrzydłami. Aby zastąpić żyły skrzydeł, które tworzyły krawędzie składania u chrząszcza, użyli cienkich drutów wykonanych z bardzo elastycznego stopu niklu i tytanu. Gdy podczas lotu robotyczna mucha uderzyła jedną końcówką skrzydła w przeszkodę, skrzydło natychmiast składało się lekko wzdłuż drutów.
Dzięki temu siła zderzenia została zredukowana nawet o dwie trzecie, tak jak w przypadku amortyzatora. Energia odkształcenia zmagazynowana w elastycznym drucie sprawiła, że skrzydło po zderzeniu szybko się rozłożyło.
Te analizy i eksperymenty wykazały, że odkształcalne skrzydła służą jako efektywne pasywne amortyzatory i pozwalają na stabilne kontynuowanie lotu po krótkim obrocie. Jednak w przypadku skrzydeł elastycznie składanych osiągi lotne są nieco gorsze niż w przypadku skrzydeł sztywnych. Ale według naukowców ta niewielka wada jest zrównoważona przez mniejsze ryzyko uszkodzenia i bardziej stabilny lot.

By admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *