Учёные научились получать энергию от жуков-киборгов

16.01.2012
Агентство DARPA спонсирует новое необычное исследование: оборудование жуков миниатюрными камерами и микрофонами, которые получают энергию от движений самих насекомых. Официальная версия – жуки-киборги будут использоваться для спасения людей в случае катастроф. Многие робототехники по всему миру создают миниатюрные летательные аппараты, которые несут на себе оборудование и батареи. Армиям (роям) таких крохотных роботов прочат большое будущее. Однако можно упростить задачу, если навесить микроскопические устройства на обычных насекомых.

Так решили инженеры из университета Мичигана и создали систему, собирающую кинетическую энергию, производимую при движении крыльев насекомых. Подопытным существом стали бронзовки вида Cotinis nitida. Таким образом, учёные избавили себя от необходимости добавлять батарейки, от которых бы питались микрофон и камера.

"Основная проблема всех малых беспилотных аппаратов в том, что они могут иметь лишь небольшой вес и большую часть их объёма занимает блок питания. Собирать энергию, производимую при высокочастотных движениях частей тела насекомых, гораздо выгоднее. Перезаряжать ничего не нужно - источник неистощим, до тех пор пока существо живо", - поясняет профессор Халил Наджафи (Khalil Najafi), глава группы, занимающейся разработкой новой технологии.

Проект, в рамках которого ведутся исследования, называется Гибридные микроэлектромеханические системы насекомых (Hybrid Insect Micro Electromechanical Systems или HI-MEMS). Учёные уже несколько лет ведут исследования, однако лишь недавно им удалось разработать первый прототип миниатюрного генератора.

Пока что все характеристики устройства были собраны на насекомом, грудной отдел и голову которого исследователи закрепили при помощи специального клея на одном месте. То есть насекомое лишь имитировало полёт.

Тем не менее, даже в рамках этого эксперимента два крыла бронзовки "подарили" учёным 115 милливатт мощности. Энергию получали при помощи пластины пьезоэлектрика. Устройство было закреплено близ двигающегося надкрылья (хитиновой пластины, прикрывающей крыло жука).

Кроме того, инженеры придумали и опробовали (пока не на насекомом) спиральный генератор. Такое устройство занимает мало места, а значит, с его помощью можно будет получать энергию более эффективно. Учёные предложили закрепить по одному такому генератору на каждой половинке головы жука, а двигающуюся консоль отвести к крылу. В ходе моделирования таким образом было получено 45 милливатт (для одного насекомого).

Группа Наджафи обещает, что уже в будущем году будет создан финальный прототип системы, который будет закреплён и опробован на живом жуке в настоящем полёте. Учёные надеются, что электронике хватит поставляемой насекомым энергии.

Автономное питание оборудования обеспечит людей (спасателей) возможностью постоянного наблюдения за передвижениями и тем, что творится вокруг жука. В дальнейшем исследователи также надеются заполучить контроль над полётом миниатюрного бойца.

Какие именно насекомые будут выбраны, в конце концов, в ряды роя-армии, не известно. Возможно, ими станут очень умные пчёлы, которых уже обучили поиску взрывчатки и мин.

Подробно об уже достигнутых целях рассказывает статья в Journal of Micromechanics and Microengineering. (PDF-вариант статьи также можно скачать по этой ссылке.)

Юлия Рудый

Источник: vesti.ru


Новости и события
Первые роботы (ксеноботы) из живых клеток используют клетки лягушки
20.01.2020

Ученые из Университета Вермонта с помощью особых алгоритмов модифицировали стволовые клетки лягушки и создали из них первых «ксеноботов» – сгустки клеток, способные к самоорганизации и даже к транспортировке мельчайших грузов.

Создан революционный метод генной терапии
14.01.2020

Ученые из немецкого Галле-Виттенбергского университета разработали методику выполнения генной терапии прямо внутри тела, без предварительной работы с дефектными клетками в лаборатории.

Кирпичи из переработанного мусора в десять раз лучше обычных
23.12.2019

В дочерней компании Университета Хериота-Уатта создали новый экокирпич под названием K-Briq, на 90% состоящий из переработанных строительных материалов и мусора с места сноса старых конструкций.