Un nouveau véhicule aérien non attaché et de la taille d’un insecte

Un nouveau véhicule aérien non attaché et de la taille d'un insecte

Crédit : Ozaki et al.

Des chercheurs du Toyota Central R&D Labs ont récemment créé un robot aérien à écaille d’insecte avec des ailes battantes, alimenté par la technologie de radiofréquence sans fil. Ce robot, présenté dans un article publié dans Nature Électronique, est basé sur un récepteur de puissance radiofréquence avec une remarquable densité puissance/poids de 4 900 W kg-1.

“Les petits drones ont généralement une durée de fonctionnement très limitée en raison de leur source d’alimentation”, a déclaré à TechXplore Takashi Ozaki, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. “Le but de nos recherches récentes était de surmonter cette limitation. Actuellement, l’alimentation sans contact utilisant des ondes électromagnétiques a été mise en pratique dans divers produits, mais on ne savait pas dans quelle mesure elle pouvait être appliquée aux petits robots volants.”

L’objectif principal de la récente étude d’Ozaki et de ses collègues était d’alimenter un robot volant de la taille d’un insecte à l’aide d’une technologie de charge sans contact et sans fil. Le robot créé par les chercheurs est essentiellement composé d’un actionneur piézoélectrique battant qui est alimenté par une antenne dipôle de 5 GHz.

“L’une des principales caractéristiques de notre robot est un actionnement de battement très efficace, qui est obtenu à l’aide d’un matériau piézoélectrique monocristallin haute puissance et d’une disposition à faible perte avec deux ailes se faisant face, comme des mains qui frappent”, a déclaré Ozaki. “Cette conception permet un rapport puissance/poids comparable à celui des insectes vivants.”

Un défi majeur rencontré par les ingénieurs qui tentent de créer des robots miniatures est l’emballement thermique causé par les pertes de puissance. Pour surmonter ce défi, Ozaki et ses collègues ont optimisé la conception du circuit de leur robot, en veillant à ce que les composants qui génèrent de la chaleur ne soient pas placés près les uns des autres ou les uns à côté des autres.

De plus, les chercheurs ont utilisé un récepteur de puissance radiofréquence avec une densité puissance/poids nettement supérieure à celle des batteries lithium-polymère du commerce avec une masse similaire. Cela a considérablement amélioré l’efficacité et la durée de fonctionnement du robot.

“Je pense que notre découverte la plus importante est qu’un circuit de sous-gramme peut recevoir et gérer une puissance élevée de plus de 1 W à distance via une onde RF”, a déclaré Ozaki. “Cela suggère que non seulement les robots volants, mais également diverses autres applications nécessitant une grande puissance dans une petite taille peuvent être réalisées sans batteries.”

Pour évaluer l’efficacité de leur conception, Ozaki et ses collègues ont réalisé une série d’expériences. Lors de ces tests, ils ont réussi à faire décoller le robot de la taille d’un insecte de manière transparente et sans avoir besoin de piles ou de fils.

Le robot créé par cette équipe de chercheurs ne pèse que 1,8 g, il est donc plus de 25 fois plus léger que les autres micro-véhicules alimentés par radiofréquence développés dans le passé. À l’avenir, il pourrait ainsi s’avérer très précieux pour la conduite de missions complexes impliquant de pénétrer dans des fissures, des canalisations ou d’autres espaces très confinés.

“Dans cet article, nous avons réussi à démontrer le décollage”, a déclaré Ozaki. « La prochaine étape consiste à combiner cette technologie d’alimentation avec le contrôle d’attitude pour que ce robot vole et se déplace librement dans les airs. Nous pensons que cela est techniquement possible, car nous avons déjà réussi à contrôler l’attitude du robot avec une alimentation filaire. »


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Plus d’information:
Un véhicule aérien sans fil à ailes battantes à écailles d’insectes alimenté par radiofréquence. Nature Électronique(2021). DOI : 10.1038 / s41928-021-00669-8.

Commande de vol d’un robot à ailes battantes avec trois actionneurs piézoélectriques à entraînement direct appariés, IFAC-PapersOnLine, DOI : 10.1016/j.ifacol.2020.12.2408.

© 2021 Réseau Science X

Citation: Un nouveau véhicule aérien non attaché et de la taille d’un insecte (2021, 15 décembre) récupéré le 15 décembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-12-untethered-insect-sized-aerial-vehicle.html

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