Drones agiles de la taille d'un insecte

Les insectes peuvent être remarquablement acrobatiques et résistants en vol. Ces traits les aident à naviguer dans le monde aérien, avec des rafales de vent, des obstacles et une incertitude générale. Les chercheurs ont développé des drones de la taille d'un insecte avec une dextérité et une résilience similaires. Les robots aériens sont alimentés par une nouvelle classe d'actionneurs souples qui leur permet de résister aux difficultés physiques du vol dans le monde réel. Les robots pourraient un jour aider les humains en pollinisant les cultures ou en effectuant des inspections de machines dans des espaces exigus.

En règle générale, les drones nécessitent de grands espaces car ils ne sont ni assez agiles pour naviguer dans des espaces confinés ni assez robustes pour résister aux collisions dans une foule. Les très petits drones nécessitent une construction fondamentalement différente de celle des plus gros. Les gros drones sont généralement alimentés par des moteurs, qui perdent de leur efficacité à mesure qu'ils diminuent en taille. Pour les drones de la taille d'un insecte, l'alternative a été d'utiliser un petit actionneur rigide construit à partir de matériaux céramiques piézoélectriques. Alors que les céramiques piézoélectriques ont permis à la première génération de minuscules robots de prendre leur envol, elles sont assez fragiles. Et c'est un problème lorsque vous construisez un robot pour imiter un insecte - les bourdons en quête de nourriture subissent une collision environ une fois par seconde.

L'équipe a conçu un petit drone plus résistant utilisant des actionneurs souples au lieu d'actionneurs durs et fragiles. Les actionneurs souples sont constitués de minces cylindres en caoutchouc recouverts de nanotubes de carbone. Lorsqu'une tension est appliquée aux nanotubes de carbone, ils produisent une force électrostatique qui comprime et allonge le cylindre en caoutchouc. L'allongement et la contraction répétés font battre les ailes du drone près de 500 fois par seconde, ce qui confère au drone une résilience semblable à celle d'un insecte. Les drones peuvent être touchés lorsqu'ils volent et se rétablissent et peuvent également effectuer des manœuvres agressives comme des sauts périlleux dans les airs. Les drones pèsent 0,6 grammes ou environ la masse d'un gros bourdon. Le drone ressemble un peu à une petite cassette avec des ailes, bien que l'équipe travaille sur un nouveau prototype en forme de libellule.

En raison de la conformité inhérente des actionneurs souples, le robot peut se heurter en toute sécurité à des obstacles sans entraver considérablement le vol. Cette fonctionnalité est bien adaptée au vol dans des environnements encombrés et dynamiques et pourrait être très utile pour un certain nombre d'applications du monde réel. Une étape clé vers ces applications consistera à détacher les robots d'une source d'alimentation filaire, ce qui est actuellement requis par la haute tension de fonctionnement des actionneurs.

Les mini drones pourraient naviguer dans des machines complexes pour assurer la sécurité et la fonctionnalité ; par exemple, lors de l'inspection d'un moteur à turbine. Le drone doit se déplacer dans un espace clos avec une petite caméra pour vérifier les fissures sur les plaques de turbine. D'autres applications potentielles incluent la pollinisation artificielle des cultures ou l'accomplissement de missions de recherche et de sauvetage après une catastrophe.

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