新しいロボットミツバチは、自然のミツバチと同じように飛行しますが、天井に着陸することはできません

4 つの羽を持つ昆虫ロボットは、ミツバチのように 3 つの動作軸すべてで自分自身を制御できる初めてのロボットです。 発明者らは、これが救助活動や危険な環境の調査に役立つ可能性があることを期待しているが、ハエのように天井に着陸することはまだ手の届かないところにある。

飛行の征服は、古代ギリシャ人やイカロスの神話以来、人間の強迫観念でした。 私たちは飛行機の固定翼で地面に降りたり、ヘリコプターの回転翼でホバリングしたり、羽ばたく翼で空を飛ぶ装置を作ることさえできました。

しかし、昆虫の飛行を模倣することは、工学的に大きな課題でした。

ハエや蚊をたたくことを試みたことのある人なら誰でも、飛行する昆虫がいかに機動性が高く、前方に飛んだり、素早く方向を変えたり、ホバリングしたり、さらには後方に簡単に飛んだりすることができることを知っています。

最新のドローンはこれらの偉業の多くを達成できますが、プロペラを使用しており、非常に大型です。 昆虫のスケールで羽ばたきを実現することは、マイクロロボットは軽量でありながら、羽を駆動し制御するモーターを組み込む必要があるため、困難でした。

ワシントン州立大学の研究者らは、親指ほどの大きさの機械式ミツバチを製作した。この機械ミツバチは、4 つのカーボンファイバーとマイラーの羽を使用しており、個別に制御され、1 秒あたり 100 ～ 160 回の拍動で鼓動する。

見てください: ハエが地面に逆さまに着陸するように操縦する高速ビデオ。 礼儀科学

これは、昆虫が真っ直ぐ上下に飛んだり、ホバリングしたり、前後左右に移動したりするのと同じ方法で、ピッチ、ロール、ヨーを制御して飛行できる初めての昆虫ロボットです。 空気力学において、ピッチは、「はい」と言って上下にうなずくときの頭の使い方に似ています。 ロールは頭を左右に傾けて「わかりません」ということを示唆すること、ヨーは頭を左右に動かして「いいえ」を伝えることです。

ロボットを設計する研究者にとって、4 つの翼すべての動きを厳密に調整する必要があるため、ヨーを実現するのが最も困難でした。 揚力を生み出すために前後に羽ばたき、同時にねじりヨー動作を生み出すために角度を付ける必要があります。

この実験用プロトタイプはまだ電源用のワイヤーでつながれています。 しかし、飛行制御が実現した今、将来、ロボット昆虫が倒壊した建物に侵入して生存者を捜索したり、危険な地域を調査したり、場合によっては人工受粉を行ったりするのが見られるかもしれない。

自然から教訓を得ることは科学の世界では一般的であり、通常は自然が人間よりもはるかに優れているという知識が必要です。 そして、昆虫がロボットを上回る操作がまだ 1 つあります。 天井に着地することもできます。

長年にわたり、ハエがどのようにして自らをひっくり返して天井に止まるのかという未解決の謎がありました。 これは電光石火の動きと調整を必要とする偉業であり、観察するのは非常に困難でした。

高速度写真のおかげで、その謎が解けました。

昆虫は実際には逆さまに飛ぶわけではないことがわかった。 いくつかの異なる方法を使用できます。 記録されたもののうちの 1 つは、天井に近づくときに前足を頭上に伸ばし、つかまり、勢いを利用して半バク転で体を上に振り上げる様子が含まれていました。 ハエはこれを 50 ミリ秒以内に調整する必要があります。これは瞬きよりもはるかに速いです。

つまり、ロボットは同じスタントを実行するために翼と脚を調整する必要があるということです。

もちろん、自然は昆虫の飛行などを完成させるために何百万年も進化してきました。 したがって、完全に追いつくまでには、まだやるべきことがいくつかあります。

ボブ・マクドナルドは、受賞歴のある CBC ラジオの毎週の科学番組「Quirks & Quarks」のホストです。 彼は、CBC ニュース ネットワークと CBC-TV のザ ナショナルの科学コメンテーターでもあります。 彼は 12 の名誉学位を取得しており、カナダ勲章の士官でもあります。