Roboter-Handwerk imitiert fallenden Ahorn Samen

Luft-und Raumfahrtingenieure haben eine schwebende Handwerk entwickelt, der die spiralförmigen Muster von Ahorn Baumsamen imitiert.

RoboSeed NAV (Nano Air Vehicle) genannt, hat das Handwerk eine Maximalgröße von weniger als 4 Zoll (9,5 cm), so dass es das Flugzeug der Welt kleinste steuerbare Single-winged rotierenden. Anderen fliegenden Handwerk kann kleiner sein, aber sie haben mehr als einen Flügel und sind symmetrisch, laut den Ingenieuren, die RoboSeed gebaut.

Das Team baute auch skaliert-Up Versionen von One-winged Kunsthandwerk, die mehr Beweglichkeit haben.

Das Handwerk zierliche Größe und Gewicht, zusammen mit ihren schwebenden Fähigkeit und Ruhe machen sie optimal für mehrere Anwendungen, sagen die Forscher, von ferngesteuerten Spielzeug bis hin zu niedrig und Höhen-Satelliten und Kommunikation Transponder.

Geflügelten Samen oder Samaras, wie derjenigen der Ahornbaum gelten einige der effizientesten passive Flyer, und haben daher viele Ingenieure, die auf der Suche nach kleinen Fluggeräte zu bauen liebäugelte schon.

Forscher haben erst vor kurzem aber herausgefunden, gerade wie der Natur Spin Hubschrauber. Im Wesentlichen erzeugt einen wirbelnden Ahorn-Samen einen Tornado-ähnlichen Wirbel oberhalb der vorderen Vorderkante des "Hubschrauber", der effektiv saugt den Flügel nach oben, um Schwerkraft zu widersetzen.

Handwerk design

Seit den 1950er Jahren versuchen Forscher, stabil, unmanned aerial vehicles erstellen, die einen Ahorn Samen Flug imitieren konnte. Aber ihre Versuche erfolglos gewesen, in der Regel wegen der Instabilität.

Die Fahrzeuge wurden bis jetzt nur eine einzelne Komponente, und so das gesamte Handwerk – Flügel und Propeller – musste es drehen und wenden als eine Einheit. Das Ergebnis war ein instabiles Fahrzeug, die mit sogar einen leichten Schubs vor dem Wind abstürzen würde.

Ein Team von der University of Maryland Clark School of Engineering haben dieses Problem durch die Trennung des Flügels von der Propeller und der Elektronik-Paket in zwei angeschlossenen Komponenten. Auf diese Weise könnte der Flügel nach oben oder unten kippen, ohne den Rest des Fahrzeugs.

"Wir fanden, dass es verhielt sich viel mehr wie ein Hubschrauber und es sehr stabil auch bei Wind war," sagte graduate Student und Studium Teammitglied Evan Ulrich.

Wing, befindet sich

Das Team optimiert auch die Form des Flügels ein Ahorn-Samen, wo der Großteil der Fläche in Richtung der Spitze weg von der Drehpunkt sitzt angleichen. "Für Ahorn Natur Samen, es erlaubt ihnen, etwas langsamer zu fallen" Ulrich erzählte LiveScience. "Für uns können sie es für mehr und mehr stabil schweben."

Je nachdem, welchen Weg ein Ahorn-Samen geneigt ist, es wird in einem von zwei Modi fallen: es entweder schnitzt eine kleine Helixform wie es fällt, spiralförmig im wesentlichen senkrecht nach unten, oder es schnitzt einen riesigen Helixform während des Abstiegs.

"Der Unterschied zwischen diesen beiden Flugmuster ist die Tonhöhe Flügel." Und so durch Variation des Flügels Tonhöhe können Sie steuern, wie groß die Helix ist Sie sind absteigend nach", sagte Ulrich.

Das ist auch, wie Ulrich und sein Team die horizontale Richtung des Fahrzeugs steuern. Durch eine 160-Füße-breiten (50 Meter)-Helix carving, sagen, das Handwerk würde ziemlich weit reisen in eine Richtung und mit der Neigung des Flügels, das Handwerk könnte dann in einer winzigen Helix steigen.

Zukünftige Anwendungen

Das Handwerk der erste nicht-Lab Einstellung möglicherweise in den Regalen der Spielwarenläden als Funk-Gerät, so Ulrich. Das könnte Monate weg sein.

Aber er hat große Hoffnungen für seine wissenschaftlichen Anwendungen. Zum Beispiel das Fahrzeug empor für längere Zeit ohne Strom bleiben kann, und also als niedriger Höhe Satellit genutzt werden.

"Wenn Sie in der Atmosphäre finden einen Ort, wo es eine Thermik, die gleich oder größer als Ihre Abstammung-Geschwindigkeit ist, dann Sie können schalten Sie den Motor und schweben,", sagte Ulrich. "Es ist irgendwie wie immer freie Energie aus der Atmosphäre. Sie können empor auf unbestimmte Zeit bleiben, solange Sie in eines dieser Thermik bleiben können."

Das Gerät könnte auch als ein Transponder senden Funksignale aus dem Boden verwendet werden.

"Mit einem von diesen Dingen, es ist einfach und robust genug, wärst du einen Kommunikations-Leuchtturm drauf ein Soldat konnte werfen, würde es bis in die Luft und es Klettern und weiterleiten eine Nachricht", sagte Ulrich. "Das ist nur ein paar Monate entfernt. Das Fahrzeug ist in der Lage, diese Dinge jetzt zu tun; Es kann eine Nutzlast tragen es Hand gestartet werden kann und es ist extrem einfach zu steuern."

Weiter sieht er aus, das Gerät für die Zuordnung der höher gelegenen Zimmer und sogar Höhlen verwendet wird.

Das Fahrzeug wurde bei American Helicopter Society Jahresforum, das Smithsonian Udvar-Hazy Air and Space Museum, University of Maryland Veranstaltungen und zum 100-jährigen Jubiläum des Flughafens Hochschulpark nachgewiesen.

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