3 sätt Drones of the Future kommer att vara som insekter

Unmanned aerial vehicles (UAV) - eller drones 5 Fantastiska användningsområden för drones i framtiden 5 Fantastiska användningsområden för droner i framtiden Oanmälda flygbilar, mer vanligen kallade dronor, är nu ökända för sina övervakningsförmågor, men som de flesta verktyg, användbarheten av en drone beror på vem som har kontroll. Läs mer, som de är vanligare kända - kommer att revolutionera 7 Industries Drones är inställda för att revolutionera 7 industrier Droner är inställda för att revolutionera Sju industrier som är redo och braced att (mestadels positivt) påverkas - om inte revolutioneras - av dronor . Läs mer ett antal industrier. Oavsett om det gäller frakt, jordbruk eller militär, behöver du ibland en maskin för att göra en mans jobb.

Som droner blir mindre och mindre, måste ingenjörer vara mer kreativa att packa i all nödvändig teknik. Inspiration för några av framtidens droner har börjat komma in från en osannolik källa: buggar.

Naturen är en utmärkt ingenjör. Miljoner år av naturligt urval Se Grundläggande om evolution och naturligt urval Förklaras i minuter Se grunderna för evolution och naturligt urval Förklaras i minuter YouTube-kanal Stated Klart gör kortfattat arbete för att förklara utvecklingen och relaterade begrepp. Läs mer har gjort insekter mer kvalificerade än någon annan varelse för att navigera i sina specifika livsmiljöer. När ingenjörer vill lägga dronor i liknande situationer, är det bara meningsfullt att konsultera den ursprungliga expertutvecklingen.

Låt oss ta en titt på några av de sätt som framtida smådroner kan likna insekter.

Buzzing Wings

Bilden ovan visar a “robo-fly” bredvid kanten av en dime för skalan. Det här är en produkt från US Army - en planerar att använda för hemliga övervakningsändamål. Snabbare genom farliga inomhusutrymmen på 20 meter per sekund, skulle den lilla dronen tillåta spionage att utföras med mindre risk för människoliv.

Det här är en del av militärens snabblätta autonomiprogram, som syftar till att utveckla nya algoritmer för att låta små UAV-enheter navigera genom byggnader utan användning av fjärrpilot eller GPS-waypoints. Hur GPS fungerar [MakeUseOf Explains] Hur GPS fungerar [MakeUseOf Explains] As en ivrig spelare, är jag förvånad över sambandet mellan GPS-liknande funktioner i moderna videospel och spridningen av GPS-teknik i det vardagliga livet. När jag var barn var papperskartor och kartografi ... Läs mer .

“Rågfåglar och flygande insekter uppvisar de typer av kapaciteter vi vill ha för små UAV,” Mark Micire, DARPAs programchef, berättade för CNN. “Gåsar kan till exempel flyga mycket snabbt genom en tät skog utan att smälla in i ett träd. Många insekter kan också dyka och sväva med otrolig hastighet och precision.”

Vingarna av “robo-fly” är gjorda av zirkoniumtitanat eller PZT, ett material som klappar och böjer när spänning appliceras.

Forskargruppen har visat att de kan skapa lyft med denna metod, så strukturen har potential att flyga. Det kan emellertid ta 10-15 år med ytterligare forskning för att utveckla stabilitetsalgoritmer innan armén har en fullt fungerande insektsdrona.

Vatten gångande ben

Ett forskargrupp från Seoul National University och Harvard har lyckats skapa en liten robot som kan gå på vatten och till och med hoppa från sin yta utan att sjunka.

Medan det ofta är associerat med det övernaturliga, är vandring på överraskande vanligt i naturen - och små insekter är särskilt bra på den. En sådan insekt är vattendrivaren, en fyrbenta medlem i Gerridae-familjen. Den använder vattens ytspänning för att sitta utan problem genom att bryta igenom - och det kan även hoppa ifrån fara.

Forskargruppen studerade vattenkämparen för att bättre förstå vad det gör, hoppas kunna efterlikna sitt beteende med en robot. Den största kampen, enligt sina publicerade fynd, uppnådde ett hopp utan att bryta ytspänningen. Efter att ha observerat ett stort antal vattenstrider och analyserat sina rörelser, knäckte forskarna koden: vattentävlarens ben är svagt krökta i ändarna och benets rörelse är roterande vilket gör det möjligt att springa utan att bryta igenom vattnet.

Resultatet är en robotinsekt som kan utöva upp till 16 gånger sin egen kroppsvikt på vattenytan utan att bryta igenom, utan att det behövs mycket komplexa kontroller. Dessa maskiner kan användas för att övervaka ekologi, döda verkliga insekter som myggor, eller nästan allt annat som innebär stående vatten.

Segmenterade ögon

Små droner letar inte bara på insekter för lokomotivinspiration - deras visionssystem kan också vara värdefulla. Medan insektsvisionen är långt ifrån HD, hjälper den dem att undvika kollisioner medan de navigerar genom begränsade utrymmen - något små UAV måste kunna göra.

Vissa har försökt att ta itu med frågan om kollisioner med digitalkameror, men de tenderar inte att blanda sig väl med behovet av ett litet och extremt lättviktigt paket. En grupp forskare vid det schweiziska federala institutet för teknik tog nyligen ett annat tillvägagångssätt, utvecklade en ny insektinspirerad rörelsessensor för UAV.

Det konstgjorda ögat väger bara två milligram och tar upp bara två kubikmeter, och det kan upptäcka rörelse inom en rad förhållanden från ett dåligt upplyst rum till starkt solljus utomhus - tre gånger snabbare än de faktiska flygande insekterna.

Sensorn har en lins på toppen av tre elektroniska fotodetektorer i ett triangulärt mönster. Genom att kombinera mätningarna av var och en av de enskilda fotodetektorerna kan enheten snabbt bestämma hastigheten och riktningen för varje rörelse i sitt synfält. Det här liknar mycket hur insektens segmenterade ögon fungerar, och möjliggör mycket effektiv undvikande av hinder.

Algoritmer har redan utvecklats för att bearbeta signaler från ögat, och de kommer att programmeras till små inombordschips för att beräkna saker som avstånd till objekt och tid tills en potentiell kollision.

Vad tycker du om den här insektinspirerade drontekniken? Kan UAV lära andra tricks från naturen? Dela dina tankar i kommentarerna nedan!

Image Credit: Robot Wasp av Linda Bucklin via Shutterstock, US Army, Wikimedia Commons

Utforska mer om: Drone Technology, Geeky Science.