Инженеры из Университета Рутгерса разрабатывают концепцию дрона, который движется подобно живому организму – без двигателей, шестерёнок или каких-либо механических соединений. Вместо традиционных актуаторов конструкция использует материалы, деформирующиеся под воздействием электрического напряжения, а сам принцип работы имитирует мышечное действие при взмахе крыльев птицы.
Подобный подход получил название твердотельного орнитоптера. Экспериментальный дрон задействует слои пьезоэлектрических материалов, которые начинают двигаться при прохождении электрического тока – без каких-либо промежуточных звеньев.
Мы подаём электричество на пьезоэлектрические материалы, и они напрямую перемещают поверхность без дополнительных шарниров, тяг или моторов.
Крыло представляет собой композит из слоя пьезоэлектрического материала и слоя углеродного волокна. Подайте напряжение на пьезоэлектрический слой, и весь композит изогнётся.
В конструкции крыльев применяются так называемые макроволоконные композиты, закреплённые непосредственно на гибких крыльях из углеродного волокна. Такая архитектура принципиально отличается от роботизированных птиц, которые разрабатывают другие команды и в которых используются моторы и сочленённые каркасы.
Углеродное волокно выполняет роль перьев и костей, а закреплённые на поверхности макроволоконные композиты действуют как мышцы и нервы.
Итогом становится планер, непрерывно меняющий форму без единого подвижного соединения, которое могло бы изнашиваться. Поскольку крылья способны скручиваться и изгибаться, они хорошо приспособлены для работы в сложных средах, где критически важна манёвренность.
Российская компания представила голубей-биодронов с нейроинтерфейсами в мозге
Флэшбеки из Subnautica: ученые создали настоящий подводный дрон с щупальцами
Такая адаптивность делает дроны перспективными для задач, требующих точности и деликатности: экологического мониторинга, поисково-спасательных операций и городской курьерской доставки.
Главным ограничением на сегодняшний день остаются именно материалы. "Современные пьезоэлектрические материалы недостаточно совершенны", – признают исследователи. Однако математическая модель позволяет делать обоснованные предположения о будущих разработках и прокладывать путь к их реализации.