곤충을 위한 사전 비행을 하는 연구원들

2년 안에 시애틀에 있는 워싱턴 대학의 연구원들은 이미 곤충에서 영감을 받은 드론 연구 분야를 발전시킨 RoboFly에서 상업용 비행 제어 센서 패키지를 비행 테스트할 계획입니다. 궁극적으로 이 기술은 수색 및 구조, 환경 연구 및 우주 탐사를 포함한 다양한 임무를 위해 수천 마리의 로봇을 저렴하게 배치할 수 있는 각다귀만큼 작은 로봇의 비행을 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

기초 연구의 목적은 가장 작은 항공기, 특히 무게가 1그램 미만인 항공기에 대한 비행 제어 옵션을 탐색하는 것입니다. 필요한 하드웨어의 크기, 무게 및 전력 제한으로 인해 작은 로봇의 비행은 부분적으로 어렵습니다. 외부 센서의 피드백 없이 제어된 비행을 수행하는 것은 어려운 일이었습니다.

곤충에게 흔히 나타나는 호버링 동작은 소형 기계가 흉내내기에는 특히 복잡합니다. 워싱턴 대학의 박사과정 학생이자 연구 조교인 Zhitao Yu는 "소형 로봇의 호버링을 위한 최신 기술의 경우 레이저 거리 측정기와 자이로스코프를 사용하는데 이는 매우 무겁고 전력 소모가 크며 크기도 매우 큽니다."라고 설명했습니다. 논문을 공동 집필한 사람.

워싱턴 대학 팀은 깃털 같은 더듬이로 바람을 감지하여 비행을 제어할 수 있는 파리의 능력에서 영감을 받은 새로운 접근 방식을 취했습니다. 연구원들은 캘리포니아 산호세에 있는 mCube Incorporated가 제작한 2밀리그램 가속도계를 사용하여 대기 속도를 감지했습니다. 그들은 이를 캘리포니아주 산타클라라에 있는 Omnivision Incorporated의 마이크로 컨트롤러 및 광학 흐름 카메라 OVM6948과 결합했습니다. 그들은 스웨덴에 본사를 둔 Bitcraze가 제작한 손바닥 크기의 드론인 Crazyflie 2.1을 사용하여 컨셉을 테스트했습니다.

연구진은 Yu, Sawyer Fuller, Yash Talwekar가 공동 집필한 Science Robotics에 게재된 논문에서 실험 및 시뮬레이션 결과를 발표했습니다. “제어된 호버링을 수행하는 가장 작은 로봇은 수백 밀리그램의 무게가 나가는 센서 제품군을 사용합니다. 여기서 우리는 가속도계가 아마도 몇 밀리그램으로 축소되는 비행 로봇의 극단적인 크기, 속도, 무게 및 전력 제약을 충족시키면서 비행을 안정화하는 가장 직접적인 방법을 나타낼 수 있음을 보여줍니다.”라고 그들은 소개에서 썼습니다. .

Yu는 작동하는 gnat-bot에는 추가적인 하드웨어 개선이 필요하다고 지적했습니다. “이 논문은 날 수 있는 모기 로봇을 향한 중요한 단계입니다. 무게가 약 10밀리그램인 로봇을 만드는 것이 가능합니다. 마치 쌀알 같다”고 말했다. "그것을 구축하는 것은 매우 어렵지만, 이 논문은 공중에서 모기 로봇을 안정화하기 위한 감지 시스템을 구축할 수 있는지 여부를 알아냅니다."

더 무거운 하드웨어를 교체하는 것은 문제의 일부일 뿐입니다. 시스템이 작동하도록 하기 위해 연구원들은 작업을 수행할 수 있을 만큼 효율적인 소프트웨어도 개발해야 했습니다. "알고리즘 측면에서는 많은 전력을 소비하지 않고도 광학 흐름 추정을 충분히 효율적으로 만드는 방법과 같은 몇 가지 과제도 있습니다"라고 Yu는 덧붙였습니다.

1~2년 내에 이루어질 다음 단계는 레이저 빔으로 구동되는 워싱턴 대학 팀의 RoboFly에서 솔루션을 테스트하는 것입니다. 2018년에 발표된 대학 보도 자료에 따르면 RoboFly는 전선에 묶이지 않고 비행할 수 있는 최초의 곤충 크기 로봇이었습니다. 전기 코드를 자르기 위해 연구원들은 작은 온보드 회로를 사용하여 레이저 에너지를 전기로 변환하여 날개를 작동했습니다. “지금까지 곤충 크기의 무선 비행 로봇 개념은 공상 과학 소설이었습니다. 우리의 새로운 무선 RoboFly는 실제 생활에 훨씬 더 가깝다는 것을 보여줍니다.”라고 두 프로젝트의 조교수이자 연구원인 Fuller는 보도 자료에서 말했습니다.

RoboFly의 무게는 이쑤시개보다 약간 더 큰 약 100mg이며, 성공적인 비행을 통해 연구자들은 모기 크기의 시스템에 한 걸음 더 가까워질 것입니다. “우리는 그 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 우리가 하고 있는 일은 RoboFly에 가속도계와 카메라를 설치하고 하드웨어-소프트웨어 인터페이스와 펌웨어를 다루는 것입니다. 1~2년 안에 테스트할 수 있다고 생각한다”고 유씨는 제안했다.