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Jul 15, 2023

L'uccello del drone gonfiabile

Arizona State University Iscrivendoti, accetti i nostri Termini di utilizzo e Politiche. Puoi annullare l'iscrizione in qualsiasi momento. Dopo eventi catastrofici, come i terremoti di magnitudo 7,8 che hanno sconvolto

Università statale dell'Arizona

Iscrivendoti, accetti i nostri Termini di utilizzo e le nostre Politiche. Puoi annullare l'iscrizione in qualsiasi momento.

Dopo eventi catastrofici, come i terremoti di magnitudo 7,8 che hanno colpito la Turchia e la Siria il 6 febbraio 2023, gli sforzi di ricerca e salvataggio sono in una corsa contro il tempo.

È fondamentale che le squadre di pronto intervento individuino tempestivamente eventuali lacune o aperture tra le macerie di un edificio in cui i sopravvissuti potrebbero rimanere intrappolati e lo facciano prima che potenziali pericoli come perdite di gas naturale, allagamenti dell'acqua principale o lastre di cemento instabili mettono ulteriormente in pericolo i sopravvissuti. .

Strumenti ad alta tecnologia come apparecchiature di imaging termico e dispositivi di ascolto sensibili possono essere utilizzati per rilevare segni di vita. Piccoli droni aerei possono anche essere schierati per esplorare aree inaccessibili. Tuttavia, la fragilità dei progetti attuali li rende suscettibili ai danni, limitandone così l’uso.

Ora, un team di robotica dell’Arizona State University ha progettato e testato un drone quadrirotore unico nel suo genere con telaio gonfiabile. In modo univoco, la sua rigidità è regolabile, o regolabile, per assorbire gli urti da collisioni impreviste e riprendersi da colpi e colpi non pianificati.

Per ottenere una comprensione più approfondita, Interesting Engineering (IE) ha intervistato il professor Wenlong Zhang, uno degli autori corrispondenti del documento di ricerca.

L’attenzione deve spostarsi dall’evitare il contatto ambientale, ha affermato Zhang. Sostiene che affinché i droni possano svolgere diversi lavori, devono essere in grado di interagire fisicamente con l’ambiente circostante.

Inoltre, un corpo morbido offre la flessibilità del materiale necessaria per manovre dinamiche come appollaiarsi su oggetti instabili, oltre ad assorbire le forze di impatto per fornire robustezza alle collisioni.

Per spiegare ulteriormente, appollaiarsi può essere visto come una forma di collisione controllata. Quando gli uccelli atterrano e si depositano sui rami degli alberi o su altre strutture, essenzialmente entrano in collisione con essi, piegando le zampe per assorbire lo slancio. Le loro articolazioni flessibili e i tessuti molli assorbono la forza dell'impatto. mentre i loro piedi hanno un meccanismo passivo di bloccaggio dei tendini che consente loro di afferrare superfici irregolari senza esercitare ulteriore energia muscolare per rimanere fermi.

Anche gli insetti più piccoli come le mosche utilizzano sia tecniche di collisione che di appollaiarsi, e i loro corpi cedevoli aiutano a ridurre la forza dell’impatto.

"[Abbiamo progettato] un drone 'morbido' con il telaio costituito da travi gonfiabili", ha detto Zhang a IE. Nel documento del team, questo viene chiamato SoBAR, un robot aereo dal corpo morbido.

"Controllando la quantità di aria nell'attuatore, possiamo regolare la rigidità del telaio per ottenere la resilienza alle collisioni", ha aggiunto.

"Inoltre, abbiamo integrato una trave gonfiabile con materiale 'bistabile' (lamiera, pensa a un metro a nastro) per progettare una pinza affinché il drone possa appollaiarsi sugli oggetti senza consumare energia."

Bistabile si riferisce alla capacità di chi afferra di esistere in due stati di riposo che non richiedono energia: aperto e chiuso. All'atterraggio, risponde chiudendosi rapidamente e attaccandosi saldamente a oggetti di diverse forme e dimensioni.

"[Il nostro drone] può appollaiarsi praticamente su qualsiasi cosa. Inoltre, il materiale bistabile significa che non ha bisogno di un attuatore che fornisca energia per mantenere il suo trespolo. Si chiude e rimane così senza consumare energia," ha chiarito Zhang in un dichiarazione precedente.

Secondo lo studio, la pinza del nuovo drone svolge questa funzione di “instabilità a scatto” assorbendo l’energia dell’impatto e convertendola in una presa a forma chiusa. Meglio ancora, affermano che può adattarsi a una gamma di dimensioni e forme entro circa quattro millisecondi (ms).

"Quindi, quando necessario, la pinza può essere retratta pneumaticamente e il drone può semplicemente decollare", ha aggiunto Zhang.

"La tecnologia abilitante sono gli attuatori tessili azionati pneumaticamente. Il nostro team ha lavorato su attuatori realizzati con tessuti negli ultimi anni", ha detto a IE.

Gli attuatori tessili azionati pneumaticamente sono dispositivi robotici morbidi che utilizzano aria pressurizzata per produrre movimento nei materiali a base tessile. Sono realizzati integrando materiali tessili, come tessuto o fibre, con sistemi pneumatici che possono gonfiare o sgonfiare il materiale per ottenere il movimento.