Мухолет, который пока на привязи

Ученые создали робот, который копирует полет мухи

Ученые создали миниатюрный махолет по образу и подобию мухи

Фотография: Kevin Ma, Pakpong Chirarattananon

Преодолев множество технологических препятствий, группа исследователей из Гарварда создала «мухолет» — летающего робота, размером и весом напоминающего домашнюю муху и копирующего ее летательный аппарат. Мухолет пока находится «на привязи», потому что не имеет собственного источника энергии, однако летает вполне уверенно, умеет зависать на одном месте и хорошо слушается команд.

Ученые Гарвардского университета заявили в журнале Science о созданном ими устройстве, которое вряд ли пройдет незамеченным. Это летающий робот, созданный по подобию домашней мухи отряда двукрылых (diptera), имеющий такие же крылья, как у нее и максимально приближенный к оригиналу, хотя и упрощенный, механизм управления ими.

Это может прозвучать неожиданно, однако именно мухи среди всех прочих летающих существ на Земле считаются рекордсменами по искусству полета. Муха легко избегает удара мухобойки, она умеет мягко садиться на цветок, мечущийся под порывами ветра, а мертвую петлю, бочку или иммельман она не демонстрирует, наверное, только потому, что эти фигуры высшего пилотажа ей без надобности. Как это ей удается, до сих пор было тайной, и только недавно эту тайну стали понемногу приоткрывать.

Группа гарвардских исследователей из Школы инженерных и прикладных наук и Института Висса под руководством профессора Кевина Ма решила разобраться в тонкостях мушиного полета экспериментально, создав робота, копирующего этот полет.

Задача перед ними стояла не из простых. Существующие технологии не рассчитаны на такие размеры: мухи слишком велики для продвинутых микроэлектромеханических систем (МЭМС), работающих для размеров 1—100 микрон, и слишком малы для обычных методов как по конструкции, так и по сборке. Между тем в идеале необходимо было сделать крылья, имеющие, как и крылья мухи, три свободы вращательного движения — вращение вдоль оси крыла, вращение по ходу движения и вращение вдоль оси тела. В конце концов исследователи остановились на двух свободах движения: их «мухолет» может поворачивать плоскость крыльев и может ими размахивать вверх и вниз.

Добиться этого ученым удалось с помощью разработанных ими «умных» композитных материалов и пьезоэлектриков, переводящих электрический заряд в механическое напряжение, изменяющее форму механического «мускула».

Муха-робот в результате получилась на славу: она весит 80 миллиграммов, умеет делать 120 взмахов в секунду против ста тридцати, которые свойственны обычной мухе, при амплитуде взмаха ее крыльев в 120 градусов против 150 градусов у мухи такой же массы.

Экспериментальные полеты показали, что «мухолет» тратит в полете 19 милливатт энергии, что сравнимо с энергозатратами обычной мухи того же размера.

Как уже было сказано, собственным источником энергии «мухолет» не располагает, поэтому электроэнергия поставляется ему с поверхности через специальный сверхлегкий кабель. Несмотря на это, в полете муха-робот пользовалась полной свободой передвижения.

Она могла находиться в воздухе сколько угодно, могла подниматься и опускаться, передвигаться по горизонтали и зависать на одном месте.

Конечно, у каждого экземпляра (всего их поначалу было сделано пять) свой «характер», свои возможности слушаться руля, поэтому к каждому из них, утверждают ученые, следовало приноравливаться. Тем не менее все они вполне послушно выполняли поданные команды.

Главной целью исследования и этой удивительной разработки было для ученых разобраться в аэродинамических особенностях полета насекомых, этих природных летательных аппаратов с машущим крылом. Ученые надеются, что с их помощью тайна необыкновенно юркого пилотажа двукрылой мухи будет вскоре разрешена.

Но будет поистине удивительно, если к их разработке еще прежде не проявят самый пристальный интерес спецслужбы и оборонные структуры: фактически им предъявлен проект идеального разведчика, которого практически невозможно обнаружить и который может проникнуть в любую щель, все услышать и всё увидеть.

Разведчика, который при массовом производстве и массовой доступности сможет изменить нашу жизнь куда круче, чем ее когда-то изменил интернет.