Robotski kukci će oprašivati voće i povrće

Uz učinkovitiju metodu za umjetno oprašivanje, poljoprivrednici bi u budućnosti mogli uzgajati voće i povrće u skladištima na više razina, povećavajući prinose i istovremeno ublažavajući neke od štetnih utjecaja poljoprivrede na okoliš.

Kako bi pomogli da ova ideja postane stvarnost, istraživači MIT-a razvijaju robotske kukce koji bi jednog dana mogli izaći iz mehaničkih košnica kako bi brzo izvršili precizno oprašivanje. Međutim, čak ni najbolji roboti veličine kukaca ne mogu se mjeriti s prirodnim oprašivačima poput pčela kada je riječ o izdržljivosti, brzini i sposobnosti manevriranja.

Inspirirani anatomijom ovih prirodnih oprašivača, istraživači su revidirali njihov dizajn kako bi proizveli sićušne, zračne robote koji su daleko agilniji i izdržljiviji od prethodnih verzija.

Novi botovi mogu lebdjeti oko 1000 sekundi, što je više od 100 puta dulje nego što je prethodno prikazano. Robotski kukac, koji teži manje od spajalice, može letjeti znatno brže od sličnih robota dok izvodi akrobatske manevre poput dvostrukih okreta u zraku.

Obnovljeni robot dizajniran je za povećanje preciznosti leta i agilnosti dok minimalizira mehanički stres kod savijanja umjetnih krila, što omogućuje brže manevre, povećanu izdržljivost i duži životni vijek.

Novi dizajn također ima dovoljno slobodnog prostora da bi robot mogao nositi sićušne baterije ili senzore, što bi mu moglo omogućiti da samostalno leti izvan laboratorija.

Prethodne verzije robotskog kukca bile su sastavljene od četiri identične jedinice, svaka s dva krila, spojene u pravokutni uređaj.

Taj dizajn je dovodio do pada performansi djelomično uzrokovanim rasporedom krila, koja bi upuhivala zrak jedno u drugo prilikom mahanja, smanjujući silu uzgona koju bi mogla generirati.

Novi dizajn presijeca robota na pola. Svaka od četiri identične jedinice sada ima jedno zamahnuto krilo usmjereno od središta robota, stabilizirajući krila i pojačavajući njihovu silu uzgona. S upola manje krila, ovaj dizajn također oslobađa prostor kako bi robot mogao nositi elektroniku.

Osim toga, istraživači su stvorili složenije prijenose koji povezuju krila s pokretačima, odnosno umjetnim mišićima, koji njima mašu. Ovi izdržljivi prijenosi, koji su zahtijevali dizajn dužih šarki krila, smanjuju mehaničko naprezanje koje je ograničavalo izdržljivost prošlih verzija.

Kretanje krila robota pokreću umjetni mišići izrađeni su od slojeva elastomera koji su u sendviču između dvije vrlo tanke elektrode od ugljikovihnanocijevi i zatim smotani u cilindar. Pokretači se brzo sabijaju i izdužuju, generirajući mehaničku silu koja zamahuje krilima.

U prethodnim dizajnima, kada pokreti pokretača dosegnu ekstremno visoke frekvencije potrebne za let, uređaji se često počnu savijati. To smanjuje snagu i učinkovitost robota. Novi prijenosi sprječavaju ovo gibanje savijanja i izvijanja, što smanjuje opterećenje umjetnih mišića i omogućuje im da primijene veću silu za mahanje krilima.

Još jedan novi dizajn uključuje dugačku šarku krila koja smanjuje torzijski stres do kojeg dolazi tijekom gibanja mahanja krilima. Izrada šarke, koja je dugačka oko 2 centimetra, ali promjera samo 200 mikrona, bila je među najvećim izazovima.

Nakon mnogih pokušaja, istraživači su usavršili višestupanjski proces laserskog rezanja koji im je omogućio preciznu izradu svake šarke krila.

Sa sve četiri jedinice na mjestu, novi robotski kukac može lebdjeti oko 17 minuta, bez pokazivanja ikakve degradacije preciznosti leta.

Novi je robot također dosegao prosječnu brzinu od 35 centimetara u sekundi dok je izvodio okretanje tijela i dvostruka okretanja.

Znanstvenici sada žele vidjeti koliko daleko mogu pogurati ovaj novi dizajn, s ciljem postizanja leta duljeg od 10.000 sekundi.

Također žele poboljšati preciznost robota kako bi mogli slijetati i uzlijetati iz središta cvijeta. Dugoročno, istraživači se nadaju da će instalirati sićušne baterije i senzore na zračne robote kako bi mogli letjeti i kretati se izvan laboratorija.

Koliko god nam se ovo čini fora, iskreno se nadamo da će u vanjskim otvorenim prostorima posao oprašivanja i dalje obavljati vrijedne pčelice.