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KUBeetle-S: um roba´ inspirado em insetos que pode voar por até9 minutos
O KUBeetle-S, um roba´ voador inspirado em uma espanãcie de besouro chamado Allomyrina dichotoma, que estãoentre os maiores insetos do planeta.
Por Ingrid Fadelli, - 09/06/2020


O roba´ KUBeetle-S. Crédito: Hoang Vu Phan et al

Pesquisadores da Universidade Konkuk, na Coranãia do Sul, criaram recentemente o KUBeetle-S, um roba´ voador inspirado em uma espanãcie de besouro chamado Allomyrina dichotoma, que estãoentre os maiores insetos do planeta. O Allomyrina dichtoma pesa aproximadamente 5 a 10 ge tem uma carga de asa de 40 N / m 2 , o que énotavelmente alto quando comparado com as cargas médias de asa de insetos (geralmente em torno de 8 N / m 2 ).

"Para imitar o voo do besouro , primeiro desenvolvemos um mecanismo de asa que pode criar um grande a¢ngulo e produzir sustentação para compensar o peso do KUBeetle-S, exatamente como o besouro com chifres de que se inspira", professor Hoon Cheol Park , um dos pesquisadores que realizou o estudo recente, disse ao TechXplore. "Como o KUBeetle-S não estãoequipado comsuperfÍcies de controle na cauda, ​​ao contra¡rio de um passageiro convencional, suas asas batendo devem ser capazes de produzir momentos de controle apenas mudando a cinema¡tica das asas no meio do movimento de bater."

O gerador de momento de controle que o Prof. Park e seus colegas instalaram no KUBeetle-S pode alterar o plano de curso da asa do roba´ para a direita, esquerda, frente e trás, permitindo, finalmente, o redirecionamento de sua sustentação vertical conforme desejado e simultaneamente gerando momento de controle. Este gerador émecanicamente integrado a servomotores leves e também pode ser controlado eletronicamente por meio de uma placa de controle e um sistema de controle de feedback com base em um algoritmo desenvolvido pelos pesquisadores.

Assim como o Besouro Horned que se inspira, KUBeetle-S, apresentado pela primeira vez no International Journal of Micro vea­culos aanãreos , pode alternar entre uma variedade de estilos de locomoção, incluindo va´o pairando, com uma impressionante amplitude alta golpe de mais de 180 graus. Em um artigo recente pré-publicado no arXiv , os pesquisadores também foram capazes de melhorar significativamente a resistência de va´o usando uma fonte de energia de baixa tensão.

"Em nossos pra³ximos estudos, focaremos em estender ainda mais o tempo de voo do roba´ e instalar um sistema de visão a bordo para voo de navegação", disse Phan. "Tambanãm planejamos verificar se podemos melhorar a estabilidade durante a transição de va´o, por exemplo, levando-a de um va´o rápido para frente a pairar e na presença de distúrbios do vento para melhorar a agilidade de voo do roba´. O objetivo final seráo voo auta´nomo. do KUBeetle-S ".


"O principal objetivo do nosso trabalho recente pré-publicado no arXiv era prolongar o tempo ou a resistência do roba´ KUBeetle-S", explicou o professor Park. "Conseguimos estender a resistência do roba´ escolhendo uma asa aerodinamicamente eficiente e ampliando a área da asa para combinar a carga da asa com a do besouro real. Em particular, a área da asa interna foi cortada".
 
Além de melhorar a sustentação e a relação potaªncia / potaªncia das asas do roba´, as estratanãgias de design empregadas pelo Prof. Park e seus colegas reduzem a tensão de entrada geral. Além disso, eles permitem que os pesquisadores operem o KUBeetle-S com uma fonte de energia de baixa tensão, usando uma única bateria LiPo dentro da faixa de operação do motor do roba´.

Os pesquisadores realizaram uma sanãrie de testes para avaliar o desempenho e a resistência do KUBeetle-S ao empregar essas novas estratanãgias de design. Eles descobriram que a operação de baixa tensão impedia o superaquecimento do motor, aumentando a resistência do roba´.

"Outra vantagem importante do nosso roba´ éque ele éleve", disse a  TechXplore Hoang Vu Phan, outro pesquisador envolvido no estudo. "Graças ao mecanismo de controle simples, mas eficaz, que relatamos em nosso trabalho anterior, podera­amos usar servos minaºsculos para economizar peso. O KUBeetle-S de 15,8 g éo roba´ de asa mais leve atéagora que pode sustentar o va´o controlado livre com todos a bordo componentes ".

A primeira versão do KUBeetle-S, introduzida no artigo anterior dos pesquisadores, pesava 16,4 g e era alimentada por uma bateria LiPo de 7,4 V de duas células. Ao alterar e ampliar as asas do roba´, os pesquisadores conseguiram reduzir seu peso para 15,8 g, melhorando o tempo total de va´o de três minutos para quase nove minutos.

O roba´ KUBeetle-S. Crédito: Hoang Vu Phan et al

"Nossos resultados sugerem que encontrar uma asa aerodinamicamente eficiente écrucial para aumentar a resistência de um roba´ voador ", disse o professor Park. "Tambanãm descobrimos que o KUBeetle-S pode voar mais tempo quando o carregamento da asa épra³ximo ao do besouro real, o que indica que o carregamento da asa éum para¢metro importante, mesmo quando imitamos os folhetos da natureza".

Além de melhorar a resistência do roba´ e aumentar o tempo de voo, as novas estratanãgias introduzidas pelo Dr. Park, Phan e seus colegas permitem que ele se mova em qualquer direção, voe para o exterior e carregue cargas aºteis adicionais. Essas qualidades tornam o roba´ mais adequado para diversas aplicações do mundo real, como mover objetos de um lugar para outro.

No futuro, o KUBeetle-S também podera¡ ser usado para estudar insetos e entender melhor os mecanismos por trás de seus movimentos, como as curvas fechadas rapidamente observadas em moscas. Devido ao seu pequeno tamanho , poderia potencialmente ser implantado em habitats naturais para coletar imagens de insetos e outros animais selvagens ou usado para realizar missaµes militares secretas.

"Em nossos pra³ximos estudos, focaremos em estender ainda mais o tempo de voo do roba´ e instalar um sistema de visão a bordo para va´o de navegação", disse Phan. "Tambanãm planejamos verificar se podemos melhorar a estabilidade durante a transição de voo, por exemplo, levando-a de um va´o rápido para frente a pairar e na presença de distúrbios do vento para melhorar a agilidade de va´o do roba´. O objetivo final seráo voo auta´nomo. do KUBeetle-S ".

 

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