تُستخدم أحيانًا الطائرات الدقيقة، أو الروبوتات اللاسلكية المصغرة المنتشرة بأعداد كبيرة، اليوم لأغراض المراقبة والمراقبة واسعة النطاق، كما هو الحال في الدراسات البيئية أو البيولوجية. ونظرًا لقدرة الطائرات الورقية على الانتشار في الهواء، فإنها يمكن أن تنتشر لتغطي مساحات واسعة بعد إسقاطها من مكان واحد، بما في ذلك الأماكن التي يصعب الوصول إليها. بالإضافة إلى ذلك، فهي أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأرخص في النشر من الطائرات بدون طيار المتعددة.
كان أحد التحديات في إنشاء ميكروفلاير أكثر كفاءة هو تقليل استهلاك الطاقة. إحدى الطرق للقيام بذلك، كما أظهر باحثون من جامعة واشنطن (UW) وجامعة غرونوبل ألب، هي التخلص من البطارية. وبإلهام من فن طي الورق الياباني، أوريغامي، صمموا طائرات صغيرة قابلة للبرمجة يمكنها أن تتطاير في مهب الريح وتغير شكلها باستخدام التشغيل الإلكتروني. ويتم تحقيق ذلك عن طريق مشغل يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه إنتاج ما يصل إلى 200 ميلي نيوتن من القوة في 25 ميلي ثانية.
"فكر في هذه المنشورات الصغيرة كمنصة استشعار لقياس الظروف البيئية، مثل درجة الحرارة والضوء وأشياء أخرى."
—فيكرام آير، جامعة واشنطن
يقول فيكرام إيير، عالم الكمبيوتر والمهندس في جامعة ويسكونسن، وأحد المؤلفين: "الشيء الرائع في تصميمات الأوريجامي هذه هو أننا أنشأنا طريقة لها لتغيير شكلها في الجو، بدون بطارية تمامًا". "إنه تغيير بسيط جدًا في الشكل، لكنه يخلق تغييرًا جذريًا للغاية في سلوك السقوط... مما يسمح لنا بالتحكم في كيفية طيران هذه الأشياء."
الحالات المتقلبة والمستقرة: أ) الطائرة الورقية الدقيقة هنا في حالة التقلب و ب) تكوين ما بعد الهبوط. عندما يهبط، يتدحرج الطيار، مع نمط التقلب النموذجي الموضح في الصورة على شكل حرف C. D) الطائر الدقيق الأوريجامي هنا في حالة هبوطه المستقرة. يكشف نطاق مواقع الهبوط، E، عن أنماط تشتتها بعد إطلاقها من الطائرة بدون طيار الأم.
يعتمد هذا البحث على عمل سابق للباحثين نُشر في عام 2022، حيث يُظهر أجهزة استشعار يمكنها الانتشار في الهواء مثل بذور الهندباء. بالنسبة للدراسة الحالية، "كان الهدف هو نشر المئات من أجهزة الاستشعار هذه والتحكم في مكان هبوطها، لتحقيق عمليات نشر دقيقة"، كما يقول المؤلف المشارك شيامناث جولاكوتا، الذي يقود مختبر الاستخبارات المتنقلة في جامعة WU. يمكن للطائرات الدقيقة، التي يزن كل منها أقل من 500 ملليجرام، السفر لمسافة 100 متر تقريبًا في نسيم خفيف، ونقل البيانات لاسلكيًا حول ضغط الهواء ودرجة الحرارة عبر البلوتوث لمسافة تصل إلى 60 مترًا. نُشرت النتائج التي توصلت إليها المجموعة في مجلة Science Robotics في وقت سابق من هذا الشهر.
كان اكتشاف الاختلاف في سلوك السقوط بين حالتي الأوريجامي بمثابة مصادفة، كما يقول جولاكوتا: "عندما يكون مسطحًا، فهو تقريبًا مثل ورقة شجر تتدحرج [في] الريح". "إن التغيير الطفيف جدًا من المسطح إلى الانحناء قليلاً [يجعله] يسقط مثل المظلة في حركة متحكم فيها للغاية." ويضيف أنه في حالتها المتقلبة، في هبوب الرياح الجانبية، تحقق الطائرات الدقيقة ما يصل إلى ثلاثة أضعاف مسافة التشتيت كما في حالتها المستقرة.
تكشف هذه الصورة المقربة للطائر الصغير عن الإلكترونيات والدوائر الموجودة على جانبه العلوي.
كانت هناك أنظمة أخرى تعتمد على الأوريجامي، والتي تم فيها استخدام المحركات، والمشغلات الكهروستاتيكية، وسبائك ذاكرة الشكل، والبوليمرات الكهروحرارية، على سبيل المثال، لكنها لم تعالج التحديات التي تواجه الباحثين، كما يقول جولاكوتا. كان أحدهما هو العثور على النقطة المثالية بين آلية تشغيل قوية بما يكفي لعدم تغيير شكلها دون تشغيلها، ومع ذلك خفيفة الوزن بما يكفي للحفاظ على استهلاك الطاقة منخفضًا. بعد ذلك، كان عليها أن تنتج استجابة انتقالية سريعة أثناء سقوطها على الأرض. وأخيرًا، كانت بحاجة إلى وجود حل خفيف الوزن لتخزين الطاقة لبدء عملية النقل.
إن الآلية التي وصفها جولاكوتا بأنها "منطقية جدًا" استغرقت عامًا كاملاً للتوصل إليها. يوجد جذع في منتصف الأوريجامي، يتكون من ملف لولبي (ملف يعمل كمغناطيس عندما يمر تيار من خلاله)، ومغناطيسين صغيرين. أربعة قضبان مفصلية من ألياف الكربون تربط الجذع بحواف الهيكل. عندما يتم تطبيق نبضة من التيار على الملف اللولبي، فإنها تدفع المغناطيسات نحو بعضها البعض، مما يجعل الهيكل يستقر في شكله البديل.
يقول جولاكوتا إن كل ما يتطلبه الأمر هو قدر ضئيل من الطاقة، وهو ما يكفي فقط لوضع المغناطيسات على مسافة مناسبة من بعضها البعض حتى تعمل القوى المغناطيسية. هناك مجموعة من الخلايا الشمسية الرقيقة وخفيفة الوزن لجمع الطاقة، والتي يتم تخزينها في مكثف صغير. تم تصنيع الدائرة مباشرة على هيكل الأوريجامي القابل للطي، وتتضمن أيضًا وحدة تحكم دقيقة، ومؤقتًا، وجهاز استقبال بلوتوث، وأجهزة استشعار للضغط ودرجة الحرارة.
ويضيف آير: "يمكننا برمجة هذه الأشياء لتحفيز تغيير الشكل بناءً على أي من هذه الأشياء، بعد وقت محدد، أو عندما نرسل إشارة راديوية، أو على ارتفاع [أو درجة حرارة] يكتشفه هذا الجهاز". هيكل الأوريجامي ثنائي الثبات، مما يعني أنه لا يحتاج إلى أي طاقة للحفاظ على شكله بمجرد تحوله.
ويقول الباحثون إن تصميمهم يمكن توسيعه ليشمل أجهزة استشعار لمجموعة متنوعة من تطبيقات المراقبة البيئية. يقول آير: "فكر في هذه المنشورات الصغيرة كمنصة استشعار لقياس الظروف البيئية، مثل درجة الحرارة والضوء وأشياء أخرى، [و] مدى اختلافها في جميع أنحاء الغلاف الجوي". أو يمكنهم نشر أجهزة استشعار على الأرض لأشياء مثل الزراعة الرقمية، والدراسات المتعلقة بتغير المناخ، وتتبع حرائق الغابات.
في نموذجهم الأولي الحالي، يتغير شكل الطائرات الدقيقة في اتجاه واحد فقط، لكن الباحثين يريدون جعلها تنتقل في كلا الاتجاهين، حتى يتمكنوا من التبديل بين الحالتين، والتحكم في المسار بشكل أفضل. كما أنهم يتخيلون أيضًا سربًا من الطائرات الدقيقة تتواصل مع بعضها البعض، وتتحكم في سلوكها، وتنظم نفسها بطريقة سقوطها وتفرقها.
المقال منقول على الموقع:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
الرجاء الضغط على الرابط أدناه لقراءة المزيد:
الروبوتات: الجسر الذي يربط الذكاء الاصطناعي بالعالم المادي
استكشاف متعمق لأنظمة الجدولة الروبوتية الحديثة والجهود الرائدة لشركة REEMAN ROBOTICS
هل ترغب في معرفة المزيد عن الروبوتات:https://deliveryrobotic.com/
روبوت، الروبوتات، ريمان، منظمة العفو الدولية، روبوت التسليم، روبوت التسليم المستقل، مصنع، المناولة، روبوت المناولة، روبوت agv، هيكل الروبوت، روبوت متنقل، روبوت متنقل مستقل، هيكل روبوت متنقل، agv، AMR، روبوت AMR، روبوت لوجستي، مناولة الروبوت، هيكل agv، روبوت توصيل الطرود، روبوتات توصيل المصانع، روبوتات توصيل مواد الورشة، روبوت النقل، روبوت الحمال، روبوت توصيل البقالة، روبوت كارتكين، روبوت توصيل الأجزاء، روبوتات المستودعات، التسليم بدون طيار، روبوت تسليم المستندات، روبوت توصيل البريد السريع، المكتب روبوت التوصيل، مصنع تجهيز الأغذية، المصنع الرقمي، مصنع الملابس