研究者が昆虫を求めて飛行を進める

ワシントン大学シアトル校の研究者らは、2年以内にRoboFlyで商用飛行制御センサーのパッケージの飛行試験を行う予定で、RoboFlyはすでに昆虫からインスピレーションを得たドローン研究の分野を前進させている。 最終的には、この技術はブヨほど小さなロボットの飛行を可能にするのに役立ち、捜索救助、環境研究、宇宙探査などのさまざまな任務に数千台が安価に配備できるようになる可能性がある。

基礎研究の目的は、最小の航空機、特に重量が 1 グラム未満の航空機の飛行制御オプションを調査することです。 小さなボットにとって飛行は、必要なハードウェアのサイズ、重量、出力の制限のせいで困難です。 外部センサーからのフィードバックなしで制御飛行を実行することは困難でした。

昆虫に一般的なホバリング操作は、小型機械が模倣するには特に複雑です。 「小型ロボットのホバリングのための現在の最新技術では、レーザー距離計とジャイロスコープが使用されていますが、これらは非常に重く、非常に電力を消費し、また非常に大きいのです」とワシントン大学博士課程学生で研究助手のZhitao Yu氏は説明した。その論文の共著者は誰ですか。

ワシントン大学のチームは、羽のような触角で風を感知して飛行を制御するハエの能力にヒントを得て、新しいアプローチを採用した。 研究者らは、カリフォルニア州サンノゼの mCube Incorporated が製造した 2 ミリグラムの加速度計で対気速度を感知しました。 彼らはこれに、カリフォルニア州サンタクララにある Omnivision Incorporated のマイクロコントローラーとオプティカル フロー カメラ OVM6948 を組み合わせました。 彼らは、スウェーデンに本社を置く Bitcraze が開発した手のひらサイズのドローン Crazyflie 2.1 を使用してコンセプトをテストしました。

研究者らは実験とシミュレーションの結果を、Yu氏、Sawyer Fuller氏、Yash Talwekar氏の共著でScience Robotics誌に掲載された論文で発表した。 「制御されたホバリングを実行する最小のロボットは、数百ミリグラムの重さのセンサースイートを使用します。 ここで我々は、加速度計が、飛行ロボットの極端なサイズ、速度、重量、出力の制約を満たしながら、わずか数ミリグラムまでスケールダウンしながら飛行を安定させるおそらく最も直接的な方法であることを実証する」と彼らは序文で書いている。 。

Yu 氏は、ブヨボットが動作するには追加のハードウェアの改善が必要であると指摘しました。 「この論文は飛行可能なブヨロボットに向けた重要な一歩です。 重さ約 10 ミリグラムのロボットを構築できる可能性があります。 米粒のようなものです」と彼は言った。 「それを構築するのは非常に難しいですが、この論文では、ブヨロボットを空中で安定させるための感知システムを構築できるかどうかを解明します。」

重いハードウェアの交換は課題の一部にすぎませんでした。 システムを機能させるために、研究者たちは、その仕事を実行するのに十分効率的なソフトウェアを開発する必要もありました。 「アルゴリズム面では、多くの電力を消費せずにオプティカル フロー推定を十分に効率的に行う方法など、いくつかの課題もあります」と Yu 氏は付け加えました。

次のステップはおそらく 1 ～ 2 年以内に行われる予定で、レーザー ビームを動力源とするワシントン大学チーム独自の RoboFly でソリューションをテストすることになります。 2018年に発行された大学のプレスリリースによると、RoboFlyは、電線につながれずに飛行する初めての昆虫サイズのロボットだった。電気コードを切断するために、研究者らは、小型の搭載回路を使用してレーザーエネルギーを電気に変換し、翼を動作させた。 「これまで、昆虫サイズのワイヤレス飛行ロボットの概念は SF のようなものでした。 私たちの新しいワイヤレス RoboFly は、現実世界にはるかに近いことを示しています」と、両プロジェクトの助教授兼研究者であるフラー氏はプレスリリースで述べています。

RoboFly の重さは約 100 ミリグラムで、つまようじよりわずかに大きく、飛行に成功すれば研究者らはブヨほどの大きさのシステムに一歩近づくことになる。 「私たちはそれに取り組んでいます。 私たちが行っていることは、RoboFly に加速度計とカメラをインストールし、ハードウェアとソフトウェアのインターフェイスとファームウェアを処理することです。 1、2年以内にテストできると思います」とユウ氏は申し出た。