Dron liviano e inflable diseñado para manejar accidentes

Dron liviano e inflable diseñado para manejar choques.
Dron liviano e inflable diseñado para manejar choques. Crédito: Universidad Estatal de Arizona

Los robots aéreos actuales muestran capacidades de interacción limitadas en entornos no estructurados en comparación con sus contrapartes biológicas. Por ejemplo, su incapacidad para resistir colisiones y aterrizar o pararse con éxito sobre objetos de formas, tamaños y texturas desconocidos.

Los esfuerzos para incluir el cumplimiento han llevado a diseños que incorporan protección contra impactos mecánicos externos a costa de reducir la agilidad y el tiempo de vuelo debido al peso adicional.

Ahora, los científicos de la Universidad Estatal de Arizona han desarrollado un robot aéreo liviano y de cuerpo blando (SoBAR) con un marco inflable para permitir la flexibilidad frente a las colisiones y una pinza innovadora que permite que el dispositivo se mantenga firme en casi cualquier superficie. Excepcionalmente, su dureza se puede configurar o ajustar para absorber y recuperarse de golpes y golpes inesperados.

«Necesitamos cambiar nuestro enfoque para evitar el contacto con el medio ambiente. Los drones necesitan interactuar físicamente con su entorno para realizar una variedad de tareas». dice Wenlong Zhang, profesor asociado y experto en robótica en las Escuelas de Ingeniería Ira A. Fulton de la Universidad Estatal de Arizona. “El cuerpo blando no solo absorbe las fuerzas de choque para brindar resistencia a los choques, sino que también brinda la flexibilidad física necesaria para maniobras dinámicas como sentarse”.

La percha es un ejemplo de impacto controlado. Las aves técnicamente chocan contra las ramas de los árboles u otras estructuras cuando aterrizan y se posan. Sus articulaciones y tejidos blandos flexibles absorben la fuerza del impacto, y un mecanismo de bloqueo pasivo en sus pies les permite agarrarse a superficies irregulares sin utilizar la energía muscular para mantenerlas en su lugar.

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El equipo se inspiró en este modelo aviar para diseñar un agarre híbrido, biestable y basado en texturas para su nuevo dron aéreo. Persistencia significa que tiene dos estados de reposo sin alimentación: abierto y cerrado. Simplemente reacciona al impacto de la caída cerrando y sujetando de forma segura objetos de varias formas y tamaños.

«Puede posarse en casi cualquier cosa. Además, el material que se puede desplegar significa que no necesita un actuador que proporcione energía para sostener su posición. Simplemente se bloquea y permanece así sin consumir energía». dice Zhang. “Luego, cuando sea necesario, el embrague se puede retraer neumáticamente y el dron puede despegar”.

A diferencia de los robots aéreos rígidos convencionales, SoBAR ha demostrado con éxito su capacidad para resistir y recuperarse repetidamente de colisiones en diferentes direcciones, no solo en aviones. Además, explotamos sus capacidades a prueba de estacionamiento, ya que la anticolisión 3D ayuda a mejorar las tasas de éxito del estacionamiento.

Tal percha reactiva sin energía es importante para las operaciones continuas en el campo. Los drones pueden posicionarse donde sea necesario y luego apagar sus rotores para conservar la energía de la batería. Los investigadores dicen que una interacción ambiental tan dinámica podría mejorar el uso de drones para operaciones de búsqueda y rescate, pero también para otros fines, como monitorear incendios forestales, ayudar en el reconocimiento militar e incluso explorar la superficie de otros planetas.

«Hay muchos trabajos posibles con robots de aire suave compatibles y reconfigurables, por lo que esperamos que nuestro trabajo aquí conduzca a más diseños nuevos inspirados en la vida». cambiar Él dice.

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Referencia de la revista:

  1. Nguyen Pham, Karisma Patnaik, Chatadal Mishra, Panagiotis Polygerinos y Wenlong Zhang. Robot aéreo de cuerpo blando para asiento anticolisión e interactivo. Robótica blanda, 2023; DOI: 10.1089/sur.2022.0010

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