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sexta-feira, 3 de maio de 2013

O menor inseto robo do mundo faz seu voo inaugural

O menor inseto robô do mundo faz seu voo inaugural








Fonte:
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=cyjKOJhIiuU


Fonte: Harvard University
https://www.seas.harvard.edu/news-events/press-releases/robotic-insects-make-first-controlled-flight/?utm_source=youtube&utm_medium=social&utm_campaign=flying-robot

Insetos robóticos fazem o primeiro vôo controlado

2 de maio de 2013
No culminar de um trabalho de uma década, RoboBees, o inseto robotico, alcança a decolagem vertical, pairando, direção avante e ré.

CONTATO: Caroline Perry, 001 (617) 496-1351
Cambridge, Massachusetts - 02 de maio de 2013 - Nas primeiras horas da manhã, em um laboratório de Harvard  no Instituto de robótica, no verão passado (2012 e só agora divulgado), um inseto levantou vôo. 

Metade do tamanho de um clipe de papel, pesando menos de um décimo de grama, ele pulou a poucos centímetros, pairou por um momento frágil, batendo as asas, e depois acelerou ao longo de uma rota pré definida através do ar.

Como um pai orgulhoso observando uma criança dar seus primeiros passos, o estudante Pakpong Chirarattananon imediatamente capturou em um vídeo e enviou para seu conselheiro e seus colegas na linha 3 como tema o Voo da abelha robot. "Flight of the Robobee".


"Eu estava tão animado, eu não conseguia dormir", lembra Chirarattananon, co-autor de um artigo publicado esta semana na revista Science.

A demonstração do primeiro vôo controlado de um robô inseto de tamanho minúsculo é o culminar de mais de uma década de trabalho, liderado por pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) e do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada em Harvard.

"Isso é o que tenho tentado fazer, literalmente, nos últimos 12 anos", diz Robert J. Wood,  Professor de Engenharia e Ciências Aplicadas da SEAS,  

Eis o que diz o Diretor Charles River -Wyss do Núcleo Docente e investigador principal do National Science Foundation apoiado do projeto Robobee:

 "É realmente só por causa das descobertas deste laboratório recentes na fabricação, materiais e design que nós  fomos capazes de experimentar isso. E ele funciona espetacularmente bem."
















Foto cedida por Kevin Ma e Pakpong Chirarattananon.
Inspirado pela biologia de uma mosca, com a anatomia submilimétrica, em escala, e duas asas magérrimas que aba quase invisível, com batidas de  120 vezes por segundo, o pequeno dispositivo não só representa a absoluta vanguarda dos sistemas de micro fabricação e controle; 

é uma aspiração que tem impulsionado a inovação nestes domínios por dezenas de pesquisadores em todo o Instituto Harvard por muitos anos.


"Nós tivemos que desenvolver soluções a partir do zero, para tudo", explica Wood.

 "Gostaríamos de ter um componente de trabalho, mas quando nos mudamos em evolução, para a próxima etapa, cinco novos problemas surgiam. Era um alvo em movimento."
Músculos de vôo, por exemplo, não vêm pré-embalados para robôs do tamanho de um dedo.

"Grandes robôs podem funcionar com motores eletromagnéticos, mas nesta pequena escala que você tem que chegar a uma alternativa, e não havia uma sequer", diz o co-autor Kevin Y. Ma, um estudante de pós-graduação na SEAS.

As pequenas abas robô

Suas asas funcionam com atuadores piezoelétricos sobre tiras de cerâmica, que se expandem e contraem quando um campo elétrico é aplicado. 











Imagem cortesia de Kevin Ma e Pakpong Chirarattananon.

Finas dobradiças de plástico incorporados dentro da fibra de carbono no quadro do corpo servem como articulações e um sistema de controle equilibrado delicadamente comanda os movimentos de rotação do robô flapping-asa, com cada asa controlada de forma independente em tempo real.

Em pequenas superfícies, como é o caso robô, pequenas alterações no fluxo de ar podem ter um efeito sobre a dinâmica  aérea, e o sistema de controle tem de reagir muito rapidamente para permanecer estável.

Os insetos robóticos também tiram proveito de uma técnica de fabricação, um pop-up engenhoso que foi desenvolvido pela equipe de pesquisa de Wood de Harvard em 2011. 

Folhas de papel de vários materiais de corte a laser são mergulhados em um verniz especial e prensados juntos em uma placa fina, plana que dobra-se como o livro pop-up de uma criança na estrutura eletromecânica completa.

O processo passo-a-passo rápido substitui o que costumava ser uma arte manual muito meticulosa e permite que a equipe da madeira possa usar materiais mais robustos em novas combinações, melhorando a precisão global de cada dispositivo.

"Agora podemos construir muito rapidamente protótipos de confiança, o que nos permite ser mais agressivos na forma e como testá-los", diz Kevin Ma, acrescentando que a equipe passou por 20 protótipos apenas nos últimos seis meses.
Aplicações do projeto Robobee poderia incluir monitoramento distribuído na área ambiental, operações de busca e salvamento ou assistência com a polinização das cultura.

Os materiais, técnicas de fabricação e componentes que surgem ao longo do caminho pode revelar-se ainda mais significativos. 

Por exemplo, o processo de fabricação de pop-ups pode permitir uma nova classe de dispositivos médicos complexos. 












Foto cedida por Kevin Ma e Pakpong Chirarattananon.

No escritório de Harvard de Desenvolvimento de Tecnologia, em colaboração com a SEAS de Harvard e do Instituto Wyss, já existe em processo de comercialização de algumas das tecnologias subjacentes.

" Aproveitando para resolver problemas do mundo real é o que o Instituto Wyss enfoca através da biologia", diz o fundador, Diretor Don Ingber. "Este trabalho é um belo exemplo de como reunimos cientistas e engenheiros de várias disciplinas para realizar uma pesquisa inspirada na natureza e focada na tradução biológica para a técnica que pode levar a grandes avanços."
E o projeto continua.
"Agora que temos esta plataforma única, existem dezenas de testes que estamos começando a fazer, incluindo manobras de controle mais agressivo e desembarque", diz Wood.
Depois disso, os próximos passos envolverão integrar o trabalho paralelo de muitas equipas de investigação diferentes que trabalham no cérebro, no comportamento coordenação da colônia, na fonte de energia, e assim por diante, até que os insetos robóticos sejam totalmente autônomos e sem fio.

Os protótipos ainda estão ligados por um cabo de energia muito fino, porque não existem soluções off-the-shelf para armazenamento de energia, que sejam pequenos o suficiente para serem montados no corpo do robô. 

Células de combustível de alta densidade de energia devem ser desenvolvidas antes do RoboBees ser capaz de voar com muita independência.

O controle de voo, também, está ainda ligado a partir de um computador em separado, embora a equipe liderada no SEAS  e na faculdade Engos. Gu-Yeon Wei e David Brooks estejam trabalhando em um cérebro computacionalmente eficiente, que pode ser montado na estrutura do robô.

"Moscas executam algumas das acrobacias mais incríveis da natureza, utilizando apenas um cérebro minúsculo", observa o co-autor Sawyer B. Fuller, um pesquisador de pós-doutorado na equipe de Wood, que essencialmente  desenvolve estudos de como moscas de fruta lidam com dias ventosos. "Suas capacidades ultrapassam o que podemos fazer ainda com nosso robô, por isso gostaria de entender melhor sua biologia e aplicá-la ao nosso próprio trabalho."
O marco deste primeiro vôo controlado representa uma validação do poder dos sonhos, especialmente ambiciosos para Wood, que estava na faculdade quando estabeleceu essa meta.

"Esse projeto fornece uma motivação comum para cientistas e engenheiros em toda a universidade para construir baterias menores, para projetar sistemas de controle mais eficientes, e para criar materiais mais leves e mais fortes", diz Wood.

"Você não pode esperar por todas essas pessoas para trabalhar em conjunto: os especialistas da visão, biólogos, cientistas de materiais, engenheiros elétricos. O que eles têm em comum? Bem, todos eles gostam de resolver problemas realmente difíceis.?".

"Eu quero criar algo que o mundo nunca viu antes", acrescenta Kevin Ma. "É sobre a emoção de empurrar os limites do que nós pensamos que podemos fazer, os limites do engenho humano."

Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e pelo Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada de Harvard.
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