Дрон-комаха від Toyota «живиться» енергією від радіохвиль і літає без акумуляторів (2 фото)

У 2018 році вчені з Вашингтонського університетустворили мініатюрний літальний апарат RoboFly (робомуха), що отримує енергію від лазерного променя. Однак такий спосіб енергетичного харчування обмежений прямою видимістю. Застосування радіочастотних електромагнітних хвиль значно розширює можливості літальних апаратів, що довели вчені з дослідницького підрозділу Toyota Central R&D Labs.

Компактні літальні апарати розміром зкомах є корисними інструментами для зв'язку, вивчення навколишнього середовища та дослідження замкнутих просторів. Однак розвиток цього напрямку робототехніки стримується відсутністю відповідних акумуляторів з високою щільністю енергії, що обмежує тривалість польоту мікродронів. Бездротова передача енергії із використанням радіочастотних електромагнітних хвиль дозволить розширити сферу використання малих БПЛА.

Створений інженерами Toyota дрон представляєсобою літальний апарат, який отримує енергію від радіочастотних хвиль і пересувається за допомогою помахів крил. Маса пристрою складає всього 1,8 грама, що робить його найменшим у світі апаратом із високочастотним двигуном. Дрон-комаха від Toyota не має акумуляторів, а крила наводяться в рух п'єзоелектричним приводом, що «живиться» від дипольної антени 5 ГГц.

Один із провідних розробників Toyota Central R&DLabs Такаші Одзакі зазначає, що генерація високоефективних помахів реалізована за допомогою монокристалічного п'єзоелектричного матеріалу та кінетичної схеми, аналогічної природній, що є у комах. «Крила» механічної комахи звернені один до одного. Загалом у дроні використовується три пари таких крил. Дослідник заявив, що співвідношення потужності та маси пристрою можна порівняти з природними характеристиками у комах.

Ще однією проблемою для надмалих дронівстає надмірне тепло, що генерується рухомими елементами конструкції. Вирішити цю проблему інженери змогли шляхом оптимізації конструкції, рознісши вузли, що виділяють тепло, на гранично допустиму відстань.

Підвищити ефективність польоту дрону-комахитакож дозволило використання радіочастотного приймача енергії з питомою потужністю, що значно (в 4 рази) перевершує стандартну літій-полімерну батарею з такою самою масою (4900 Вт/кг). Передача енергії радіочастотною хвилею дозволило генерувати потужність понад 1 Вт. Тестування показало, що крихітний робот здатний здійснювати плавні зльоти та посадки, а також маневрувати у повітрі без використання стандартних акумуляторів та приводів.