Geïnspireerd door de nederige bij hebben robotica-onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) een luchtrobot ter grootte van een insect ontworpen met een opnieuw ontworpen vleugelsysteem dat tot 1000 seconden kan vliegen, 100 keer langer dan welke vergelijkbare robot dan ook die we in het verleden hebben gezien.
De robots wegen minder dan een gram en hebben vleugels die kunnen klapperen, waardoor niet alleen hun vliegtijd wordt verlengd, maar ook hun behendigheid wordt vergroot - genoeg om salto's te maken en het oneindigheidssymbool in de lucht te volgen. Hun gemiddelde snelheid is 11,8 inch per seconde (30 centimeter per seconde), wat sneller is dan fruitvliegjes.
De microrobot is belangrijk omdat hij een precieze manier kan bieden om planten in magazijnen met meerdere verdiepingen kunstmatig te bestuiven, waardoor grootschalige teelt van groenten en fruit binnenshuis mogelijk wordt en de behoefte aan uitgestrekte landbouwgrond wordt verminderd.
De afgelopen jaren is het aantal bijen wereldwijd met miljoenen, zo niet miljarden afgenomen, als gevolg van de harde gevolgen van pesticiden en het verlies van leefgebied. Uit een recent onderzoek dat dit jaar werd uitgevoerd, bleek dat meer dan 200 commerciële imkers in de Verenigde Staten een gemiddeld verlies rapporteerden van meer dan 50% van hun bijenpopulaties, met een geschatte economische impact van meer dan $139 miljoen.
Dus, hoe kun je een betere bijenrobot bouwen? Het vorige ontwerp had acht vleugels, gerangschikt in sets van twee. Het bleek dat de vleugels zo waren gerangschikt dat ze tijdens het klapperen lucht tegen elkaar bliezen, waardoor de lift werd verminderd.
Het team heeft hun aanpak bijgewerkt en het aantal vleugels teruggebracht van acht naar vier. Dit stabiliseert niet alleen de vleugels en verbetert hun vermogen om de subroutine van de grond te tillen, het maakt ook ruimte vrij voor meer elektronische componenten.
De vleugels zijn verbonden met nauwkeurig gemonteerde actuatoren die als kunstmatige spieren energie opwekken, waardoor de vleugels gaan klapperen.
De zachte actuatoren die in deze vleugels worden gebruikt, zijn gemaakt van lagen elastomeer die zijn ingeklemd tussen dunne elektroden van koolstofnanobuisjes die in een cilinder zijn gerold - een soort kunstmatige spier. Wanneer deze spieren zich snel samentrekken en verlengen, creëren ze een mechanische kracht die ervoor zorgt dat de vleugels klapperen.
Elke robot past binnen een vierkant gebied van 1,575 inch en heeft slechts vier vleugels in plaats van de acht die gebruikelijk waren in eerdere microrobotontwerpen.
Het verbeterde ontwerp zorgt ervoor dat deze kunstspieren minder stress ervaren tijdens hoogfrequente bewegingen. Bovendien is het scharnier verlengd om de druk van klapperende vleugels beter te kunnen weerstaan. Elke robot kan in een vierkante ruimte van 4 cm x 4 cm (1,575 x 1,575 inch) worden geplaatst.
Opnieuw ontworpen microrobots zijn al in staat salto's te maken en hun traject nauwkeurig te volgen, zoals de letters M-I-T die te zien zijn in opnamen met meerdere belichtingen
Dankzij deze veranderingen kan de microrobot tot 17 minuten achter elkaar vliegen, terwijl hij sneller beweegt dan enig eerder ontwerp en lichaamsrollen en dubbele salto's uitvoert. Dit betekent dat ze de geplande vliegroutes effectief kunnen afleggen en nauwkeurige manoeuvres kunnen uitvoeren.
Deze robots zouden op een dag kunnen helpen met de taak die bijen traditioneel uitvoeren door planten te bestuiven, namelijk het verbouwen van groenten en fruit
Onderzoekers geloven dat er ruimte is voor verdere verbetering van deze microvliegtuigen: het gebruik van nieuwe ontwerpen om de vliegtijd te verlengen tot 10.000 seconden; het plaatsen van batterijen en sensoren in de ruimte die vrijkomt door het aantal vleugels te verminderen; en het verbeteren van de vluchtnauwkeurigheid, zodat ze vanuit het midden van de bloemen kunnen opstijgen en landen. Dit maakt een reeks toepassingen buiten het laboratorium mogelijk, waaronder mechanische bestuiving in verticale boerderijen.