O RoboBee - o microrrobô inspirado em insetos desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Harvard - tornou-se o veículo mais leve a realizar um vôo sustentado sem a ajuda de um cabo de alimentação. Depois de décadas de trabalho, os pesquisadores conseguiram um vôo sem amarras fazendo várias mudanças importantes no RoboBee, incluindo a adição de um segundo par de asas. Essa mudança, junto com mudanças menos visíveis nos atuadores e na relação de transmissão, deu ao RoboBee sustentação suficiente para os pesquisadores anexarem células solares e um painel eletrônico.

No Harvard Microrobotics Lab, no final da tarde de agosto, décadas de pesquisa culminaram em um momento de estresse como o pequeno, O inovador Robobee fez seu primeiro vôo solo.

A estudante de graduação Elizabeth Farrell Helbling, Ph.D. 19, e pós-doutorado Noah T. Jafferis da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS), a Escola de Graduação em Artes e Ciências e o Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia captaram o momento diante das câmeras.

Helbling, que trabalhou no projeto por seis anos, contagem regressiva.

"Três, dois, 1, ir."

Os halogênios brilhantes foram ligados e o Robobee movido a energia solar se lançou no ar. Por um segundo terrível, o minúsculo robô, ainda sem direção e controle a bordo, inclinou-se para as luzes.

Fora da câmera, Helbling exclamou e desligou a energia. O Robobee caiu morto do ar, preso por seu cinto de segurança de Kevlar.

"Isso foi muito perto de mim, "Helbling disse, com uma risada nervosa.

"Subiu, "Jafferis, que também trabalhou no projeto por cerca de seis anos, respondeu com entusiasmo do monitor da câmera de alta velocidade onde ele estava gravando o teste.

E com isso, O Robobee da Universidade de Harvard atingiu seu mais recente marco importante - tornar-se o veículo mais leve a alcançar vôo contínuo sem amarras.

"Este é um resultado que vem sendo feito há várias décadas, "disse Robert Wood, Charles River Professor de Engenharia e Ciências Aplicadas no SEAS, Membro do corpo docente do Wyss Institute e investigador principal do projeto Robobee. "Potencializar o vôo é algo como um Catch-22, pois a compensação entre massa e potência torna-se extremamente problemática em escalas pequenas, onde o vôo é inerentemente ineficiente. Não ajuda o fato de que mesmo as menores baterias disponíveis comercialmente pesam muito mais do que o robô. Temos desenvolveram estratégias para enfrentar este desafio, aumentando a eficiência dos veículos, criando circuitos de energia extremamente leves, e integração de células solares de alta eficiência. "

O marco é descrito em Natureza .

Para conseguir um voo sem amarras, esta última iteração do Robobee passou por várias mudanças importantes, incluindo a adição de um segundo par de asas.

"A mudança de duas para quatro asas, junto com mudanças menos visíveis no atuador e na relação de transmissão, tornou o veículo mais eficiente, deu mais força, e nos permitiu colocar tudo o que precisamos a bordo sem usar mais energia, "disse Jafferis.

(A adição das asas também rendeu a este Robobee o apelido de X-Wing, após os caças estelares de quatro asas de Star Wars.)

Esse elevador extra, sem requisitos adicionais de energia, permitiu aos pesquisadores cortar o cabo de alimentação - que manteve o Robobee amarrado por quase uma década - e anexar células solares e um painel eletrônico ao veículo.

As células solares, o menor disponível comercialmente, pesam 10 miligramas cada e obtêm 0,76 miliwatts por miligrama de potência quando o sol está em plena intensidade. O Robobee X-Wing precisa da energia de cerca de três sóis terrestres para voar, tornando o vôo ao ar livre fora de alcance por enquanto. Em vez de, os pesquisadores simulam esse nível de luz solar no laboratório com lâmpadas halógenas.

As células solares são conectadas a um painel eletrônico sob a abelha, que converte os sinais de baixa tensão do painel solar em sinais de acionamento de alta tensão necessários para controlar os atuadores. As células solares ficam cerca de três centímetros acima das asas, para evitar interferências.

Em tudo, o veículo final, com as células solares e eletrônicos, pesa 259 miligramas (cerca de um quarto de um clipe de papel) e usa cerca de 120 miliwatts de energia, que é menos energia do que seria necessária para acender uma única lâmpada em uma série de luzes LED de Natal.

"Quando você vê engenharia em filmes, se algo não funcionar, as pessoas o hackear uma ou duas vezes e de repente ele funciona. A ciência real não é assim, "disse Helbling." Nós cortamos esse problema de todas as maneiras para finalmente alcançar o que fizemos. No fim, é muito emocionante. "

Os pesquisadores continuarão a hackear, com o objetivo de diminuir a energia e adicionar controle a bordo para permitir que o Robobee voe para fora.

"Ao longo da vida deste projeto, desenvolvemos soluções sequencialmente para problemas desafiadores, como construir dispositivos complexos em escalas milimétricas, como criar músculos artificiais de alto desempenho em escala milimétrica, designs bioinspirados, e novos sensores, e estratégias de controle de vôo, "disse Wood." Agora que as soluções de energia estão surgindo, a próxima etapa é o controle integrado. Além desses robôs, estamos entusiasmados com o fato de essas tecnologias subjacentes estarem encontrando aplicações em outras áreas, como dispositivos cirúrgicos minimamente invasivos, sensores vestíveis, robôs assistivos, e dispositivos de comunicação háptica - para citar apenas alguns. "