Atunci când buburuzele cad pe spate, acestea sunt capabile să-și folosească aripile exterioare dure, denumite elitre, pentru a ajunge înapoi în poziție normală în doar o fracțiune de secundă.
Inspirați de această abordare, cercetătorii au creat o dronă cu capacitatea de autoîndreptare, care conține elitre artificiale. Simulările și experimentele au arătat faptul că elitrele artificiale nu numai că pot ajuta la redresarea dronelor cu aripi fixe din poziții compromițătoare, ci și la îmbunătățirea aerodinamicii vehiculelor în timpul zborului. Rezultatele au fost descrise într-un studiu publicat în data de 9 iulie în cadrul revistei IEEE Robotics and Automation Letters.
Charalampos Vourtsism, unul dintre creatorii noului design, este asistent doctoral în cadrul Laboratorului de Sisteme Inteligente de la Școala Politehnică Federală din Lausanne, Elveția. El a declarat faptul că gândacii, precum buburuzele, există de zeci de milioane de ani. „De-a lungul timpului, aceste insecte și-au dezvoltat mai multe mecanisme de supraviețuire pe care le-am considerat a fi o sursă de inspirație pentru aplicațiile din robotica modernă”, a declarat acesta.
Echipa sa a fost deosebit de fascinată de elitrele gândacilor, care, în cazul buburuzelor sunt reprezentate de aripile exterioare roșii cu pete negre. Sub elitre se află aripa posterioară, adică apendicele semitransparent care este de fapt folosit pentru zbor.
Atunci când ajung să stea pe spate, buburuzele își folosesc elitrele pentru a se stabiliza, după care acestea împing în picioare sau în aripile posterioare pentru a se deplasa și a se autoîndreapta. Echipa lui Vourtsis a proiectat o serie de Micro Vehicule Aeriene (MAV) care utilizează o tehnică similară, dar care prezintă un set de dispozitive de acționare pentru a oferi forța de autoîndreptare. „În mod similar insectei, elitrele artificiale prezintă grade de libertate care permit reorientarea vehiculului dacă acesta se răstoarnă sau aterizează cu susul în jos”, a explicat Vourtsis.
Cercetătorii au creat și testat elitre artificiale de diferite lungimi (11, 14 și 17 centimetri) și cupluri pentru a determina cea mai eficientă combinație pentru autoîndreptarea unei drone cu aripi fixe. În timp ce cuplul a avut un impact redus asupra performanței, lungimea elitrelor s-a dovedit a avea o influență foarte mare.
Pe o suprafață plană și dură, elitrele mai scurte au oferit rezultate mixte. Cu toate acestea, lungimea mai mare a fost asociată cu o rată de succes îmbunătățită. Elitrele mai lungi au fost apoi testate pe diferite înclinații de 10°, 20° și 30° și la diferite orientări. Dronele au folosit elitrele pentru a se autoîndrepta în toate scenariile, cu excepția unei poziții ce a presupus o înclinație foarte mare.
Designul a fost testat și pe șapte terenuri diferite: trotuar, nisip grosier, nisip fin, roci, scoici, așchii de lemn și iarbă. Dronele s-au putut autoîndrepta cu o rată de succes de 100% pe toate terenurile, cu excepția ierbii și a nisipului fin. Vourtsis notează că designul actual a fost realizat folosind materiale disponibile pe scară largă și un model simplificat al elitrelor gândacilor. Totuși, o optimizare suplimentară poate ajuta dronele să ajungă în poziția inițială și pe aceste terenuri mai dificile.
În plus, s-a constatat faptul că elitrele adaugă o portanță suplientară în timpul zborului, ceea ce compensează cu greutatea lor.
Vourtsis a declarat faptul că echipa sa speră să valorifice și alte caracteristici de design ale elitrelor gândacilor. „În prezent, investigăm utilizarea elitrelor pentru protejarea aripilor pliabile atunci când drona se deplasează pe sol printre tufișuri, pietre și alte obstacole, la fel ca și gândacii. Acest lucru ar permite dronelor să zboare pe distanțe mai mari folosind aripi mari și să aterizeze în siguranță într-un format compact în spații înguste”, a adăugat acesta.
