Ruim baan voor de RoboBee! Deze micro-drone kan zowel vliegen als duiken om vervolgens ongeschonden uit het water te knallen.
Een paar jaar terug vertelden we je al over de RoboBee, die toen zijn eerste gecontroleerde vlucht maakte. Ondertussen hebben zijn ontwikkelaars van Harvard University niet stilgezeten, want de nieuwste versie kan niet alleen vliegen maar ook zwemmen, duiken en daarna weer veilig landen. Daarmee is hij de eerste minirobot die herhaaldelijk in en uit een complexe omgeving kan bewegen.
Flapper-frequentie
Bij het maken van de hybride-mini-drone stond het team voor een aantal uitdagingen. De eerste zijn de vleugels en het contact dat ze maken met water. De ‘flapper-frequentie’ is hierbij enorm van belang. Is die frequentie te hoog, dan gaan de vleugels stuk. Slaan ze te langzaam op en neer, dan kan het robotje niet meer vliegen. Uiteindelijk gaf een combinatie van theoretische modellen en gewoonweg proberen de ideale flapper-frequentie aan: 220 tot 300 vleugelslagen per seconde in de lucht en 13 in het water.
Knalgas
De volgende uitdaging was het doorboren van het water. Voor een mini-robot kan water aanvoelen als een betonnen muur waar doorheen moet worden gebroken. Eerder onderzoek toonde al aan dat een hoge impactsnelheid én scherpe randen de RoboBee kunnen laten duiken. Maar bij het uit het water komen, moet de oppervlaktespanning opnieuw worden doorbroken.
De onderzoekers bedachten daar een ingenieus plan voor. Ze rustten het robotje uit met vier drijvers en een centrale gaskamer. In die gaskamer bevinden zich elektrolytplaten. Na een duik verzamelt zich water in de gaskamer, dat door de elektrolytplaten wordt omgezet naar knalgas, een ontvlambare mix van waterstof en zuurstof. Doordat het gas lichter is dan water, drijft de RoboBee omhoog.
Op het wateroppervlak stabiliseren de drijvers de mini-drone terwijl een vonkje het knalgas doet ontbranden. Daardoor knalt de RobotBee uit het water, waarna hij veilig land op de grond.
Driemaal zoveel ruimte
Ten opzichte van de vorige versie is het ontwerp van deze RoboBee zo aangepast dat hij driemaal zoveel ruimte aan boord heeft. Die ruimte wordt nu ingenomen door de gaskamer, elektrolytplaten, ontsteker en drijvers. Dat maakt zijn gewicht in totaal 175 milligram.
Helaas is die extra ruimte nog altijd niet genoeg om de mini-robot zijn eigen energiebron te geven. Die energie haalt hij daarom nog uit zijn omgeving: voor het uit het water springen uit omringend water en voor het vliegen uit een stroomdraadje.
Planten bestuiven
Ook is het door het gebrek aan ingebouwde sensors en beperkingen in motion-tracking niet mogelijk de RoboBee na een ‘bad’ weer te laten vliegen. Genoeg uitdagingen nog over voor de Harvard-onderzoekers. Zij hopen dat de robotjes uiteindelijk kunnen worden ingezet bij zoek- en reddingsmissies en het monitoren van het milieu. Ook zouden de RoboBees kunnen helpen bij het bestuiven van planten – net als échte bijen.
Bronnen: Science Robotics, Wyss Institute at Harvard University
Beeld: Wyss Intsitute at Harvard University
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!
