곤충 크기의 민첩한 드론

곤충은 비행 중에 놀라울 정도로 곡예적이고 탄력적일 수 있습니다. 이러한 특성은 돌풍, 장애물 및 일반적인 불확실성이 있는 공중 세계를 탐색하는 데 도움이 됩니다. 연구원들은 유사한 손재주와 탄력성을 가진 곤충 크기의 드론을 개발했습니다. 항공 로봇은 실제 비행의 물리적 고통을 견딜 수 있는 새로운 등급의 소프트 액추에이터로 구동됩니다. 로봇은 언젠가 농작물에 수분을 공급하거나 비좁은 공간에서 기계 검사를 수행하여 인간을 도울 수 있습니다.

일반적으로 드론은 제한된 공간을 탐색할 만큼 민첩하지도 않고 군중 속의 충돌을 견딜 만큼 견고하지도 않기 때문에 넓은 열린 공간이 필요합니다. 아주 작은 드론은 큰 드론과 근본적으로 다른 구조를 필요로 합니다. 대형 드론은 일반적으로 모터로 구동되며 크기가 줄어들면 효율성이 떨어집니다. 곤충 크기의 드론의 경우 대안은 압전 세라믹 재료로 제작된 작고 단단한 액추에이터를 사용하는 것이었습니다. 압전 세라믹은 1세대 소형 로봇이 비행할 수 있게 해주었지만 매우 취약합니다. 곤충을 모방하는 로봇을 만들 때 문제가 됩니다. 먹이를 찾는 호박벌은 약 1초에 한 번 충돌을 견뎌냅니다.

팀은 단단하고 깨지기 쉬운 액추에이터 대신 부드러운 액추에이터를 사용하여 보다 탄력적인 소형 드론을 설계했습니다. 소프트 액추에이터는 탄소 나노튜브로 코팅된 얇은 고무 실린더로 만들어집니다. 탄소 나노튜브에 전압이 가해지면 고무 실린더를 쥐고 늘리는 정전기력이 발생합니다. 반복되는 신장과 수축으로 인해 드론의 날개는 초당 거의 500번을 뛰게 되어 드론에 곤충과 같은 탄력성을 부여합니다. 드론은 비행 중 타격을 받고 회복할 수 있으며 공중에서 재주 넘기와 같은 공격적인 기동을 수행할 수도 있습니다. 드론의 무게는 0.6g 또는 대략 큰 땅벌의 질량입니다. 드론은 날개가 달린 작은 카세트 테이프처럼 보이지만 팀은 잠자리 모양의 새로운 프로토타입을 개발 중입니다.

소프트 액츄에이터의 고유한 컴플라이언스 덕분에 로봇은 비행을 크게 방해하지 않고 장애물에 안전하게 부딪힐 수 있습니다. 이 기능은 복잡하고 역동적인 환경에서 비행하는 데 적합하며 다양한 실제 응용 프로그램에 매우 유용할 수 있습니다. 이러한 애플리케이션을 향한 핵심 단계는 현재 액추에이터의 높은 작동 전압에 필요한 유선 전원에서 로봇을 분리하는 것입니다.

미니 드론은 안전과 기능을 보장하기 위해 복잡한 기계를 탐색할 수 있습니다. 예를 들어, 터빈 엔진을 검사할 때. 드론은 터빈 플레이트의 균열을 확인하기 위해 작은 카메라로 밀폐된 공간을 이동해야 합니다. 다른 잠재적인 응용 프로그램에는 작물의 인공 수분 또는 재난 발생 후 수색 및 구조 임무 완료가 포함됩니다.

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