Vliegende bijenrobot kan in water zwemmen en ook weer opstijgen

Onderzoekers van de Amerikaanse Harvard-universiteit hebben een nieuwe versie van de RoboBee ontwikkeld. Het gaat om een twee centimeter kleine robot die in staat is om te vliegen, in het water te landen en te zwemmen, en vanuit het water weer op te stijgen.

De wetenschappers zijn erin geslaagd om de robotbij weer te laten opstijgen vanuit het water door gebruik te maken van een voortstuwingssysteem dat werkt met elektrolyse. De robot heeft een centraal reservoir dat gevuld wordt met water als hij naar de oppervlakte zwemt. Een elektrolytische plaat in dit reservoir vormt het water om tot knalgas; dit gas levert extra drijfvermogen, waardoor de vleugels van de robot boven het water uit geduwd worden. Vier kleine 'drijfpontons' houden de RoboBee in balans aan de oppervlakte. Vervolgens zorgt een vonk voor de ontbranding van het gas, waarmee de bij uit het water wordt gestuwd.

Doordat de RoboBee zo klein is, is er geen ruimte om aparte brandstof mee te nemen voor de lancering uit het water. Een dergelijke chemische reactie om de robot uit het water te lanceren is nodig, omdat de oppervlaktespanning van het water als het ware een bijna ondoordringbare muur vormt. Deze weerstaat meer dan tien keer het gewicht van het mechanische insect en meer dan drie keer het maximale stijgvermogen. De vorige versie van de RoboBee kon dan ook nog niet uit het water opstijgen.

De huidige RoboBee heeft een spanwijdte van 3 centimeter, weegt ongeveer 175 milligram en heeft twee insectachtige vleugels, die in de lucht 220 tot 300 keer per seconde slaan, wat in het water wordt teruggebracht tot maximaal 13 keer per seconde, omdat het mechanisme door de weerstand van het water anders kapot zou gaan.

De RoboBee heeft nog enkele belangrijke beperkingen. Zo is het ontwerp te klein om sensoren te integreren en evenmin is er ruimte voor een vlieggeleidingssysteem. Mede daardoor is de bijenrobot niet in staat om direct na het opstijgen uit het water weer te gaan vliegen. Ook moet het insect nog aan een draadje zitten om energie te krijgen, omdat het te klein is voor een batterij of andere energiebron.

De makers van de robot denken dat dergelijke kleine robots uiteindelijk gebruikt kunnen worden voor zoek-en-reddingsmissies, milieudoeleinden of biologische studies. Ze hebben een patent aangevraagd om het in de toekomst commercieel te kunnen inzetten. Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Robots, onder de titel A biologically inspired, flapping-wing, hybrid aerial-aquatic microrobot.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Reacties (42)

[ikwilwp8]

175 milligram

Is dat ding echt maar een vijfde van een gram?? Dat is echt bizar licht, knap zeg.

[Reactie gewijzigd door ikwilwp8 op 23 juli 2024 20:54]

[Timon989]

De vorige versie was zelf 90 milligram lichter, die miste dan wel het elektrolyse gedeelte.

[Cerulean]

Het elektrolyse gedeelte is nog wel alleen om uit het water te komen. Voor stroom en besturing gebruikt het dingetje koperdraadjes. Met een accu erbij komt het geheel niet meer van de grond. Wat zijn echte levende bijen toch een ongelofelijk knap staaltje evolutie.

[TheBlackbird]

Het (wellicht) grootste obstakel dat ze nog te overwinnen hebben is energievoorziening. Voorlopig wordt die op de begane grond geleverd via het draadje dat je ziet.

[cybermaus]

Als je goed kijkt, meer dan 2 draadjes.

Dus ook besturing is een probleem, alle elektronica is denk ik ook off-device.
Waarschijnlijk wordt de vonk op de grond gegenereerd, alsook het aanzetten van de motoren en elektrolyse.

Geweldig interessant, maar we zijn denk ik nog een eindje verwijderd van het vervangen van de bedreigde bijenkorven.

[city17]

Interessante ontwikkeling. Weet iemand of zoiets schaalbaar is? Zou je er in de toekomst een variant met de grootte van een drone van kunnen maken?

Edit: Het is inderdaad schaalbaar. Quote over de vorige versie:

"What is really exciting about this research is that our analysis of flapping-wing locomotion is not limited to insect-scaled vehicles," said Chen. "This strategy has the potential to be adapted to larger aerial-aquatic robotic designs.” (bron)

[Reactie gewijzigd door city17 op 23 juli 2024 20:54]

[Erasmo]

Ik vrees van niet omdat dit model gebruikt maakt van de oppervlaktespanning van het water.

[city17]

Ah ok. Dan is het alleen het vliegmechanisme dat schaalbaar is.

[nils7]

Er zijn wel filmpjes van een zwemmende drone die er ook uit kan vliegen maar op het water nee dat niet.

[KiD_KRiool]

kwestie van opblaasbare drijvers denk ik zo

[dasiro]

nee, de oppervlaktespanning is juist een beperkende factor tijdens het opstijgen:

Een dergelijke chemische reactie om de robot uit het water te lanceren is nodig, omdat de oppervlaktespanning van het water als het ware een bijna ondoordringbare muur vormt

[robvanwijk]

Weet iemand of zoiets schaalbaar is?

Nee, dat is het niet; als je het ding twee keer zo groot maakt wordt het vleugeloppervlak vier keer zo groot maar het gewicht wordt acht keer zo groot. Natuurlijk kun je het wel iets groter maken, maar dat zal vroeg of laat (waarschijnlijk al redelijk snel) tegen een grens aanlopen.

Dan heb ik het wel over ontwerpen die zeer vergelijkbaar zijn met dit ontwerp, daar zul je waarschijnlijk niet heel veel groter kunnen gaan dan de grootste kolibrie. Als je het meer in het algemeen bedoelt ("iets dat kan vliegen en zwemmen, zelfs als het een compleet ander ontwerp is") dan zou dat inderdaad wel moeten lukken; er zijn genoeg drone-formaat vogels in de natuur; ik zie zo snel even geen reden waarom "wij" niet minstens hetzelfde formaat kunnen halen.

[T-men]

"iets dat kan vliegen en zwemmen, zelfs als het een compleet ander ontwerp is"...

Ooit gehoord van "The Spruce Goose" ? (1945-1947)

https://i.amz.mshcdn.com/...2F08%2Fsprucegoose-18.jpg

[robvanwijk]

Lange tijd (nu nog steeds?) het grootste vliegtuig ooit. Helemaal gebouwd uit hout als ik me niet vergis.

Dat ding heeft vaste vleugels (in tegenstelling tot insecten en vogels) en kan weliswaar op het water drijven, maar niet onderwater zwemmen. Dus ehm... ik begrijp niet helemaal wat je probeert te zeggen?

[T-men]

zwem·men (zwom, heeft, is gezwommen)
zich in of op het water drijvend houden en zich voortbewegen.

Wat jij bedoeld is met onderwater zwemmen is duiken. Dat kan dit robotinsect ook niet.

Maar, OT... wat ik bedoel te zeggen met mijn post is dat onder jouw ruime definitie van "een compleet ander ontwerp" we allang in staat zijn om enorme grote gevaartes vanuit het water de lucht in te krijgen. Het is dus een (ruime) bevestiging van je stelling.

[robvanwijk]

zwem·men (zwom, heeft, is gezwommen)

Zucht...

Wat jij bedoeld is met onderwater zwemmen is duiken. Dat kan dit robotinsect ook niet.

Uit het artikel:

De robot heeft een centraal reservoir dat gevuld wordt met water als hij naar de oppervlakte zwemt.

Je kunt alleen "naar de oppervlakte zwemmen" als je onder water bent. Dit is ook te zien in het filmpje.

[Zoop]

Ik denk dat het dan minder interessant is, de oplossingen die ze nu hebben om uit het water te kunnen stijgen zijn er juist omdat het ding zo klein is dat hij last heeft van de surface tension. Dit hebben ze tof opgelost, maar als je het groter schaalt, moet het geen probleem zijn om bovenop het water terecht te komen. Om gemakkelijker te kunnen duiken zou je een onderzeeer-principe kunnen gebruiken met het vullen van een tank met water, oid.

Dit is juist interessant omdat het op zo'n kleine schaal is, hetzelfde bereiken op een grotere schaal is stukken minder indrukwekkend.

Dus kort antwoord: Nee, dit is alleen geschikt op deze schaal

[Bitmaster]

Ik had verwacht dat de vleugels flink tekeer zouden gaan, net als bij een insect, maar ze bewegen eigenlijk nauwelijks.

[city17]

Dat zie je niet omdat ze zo snel gaan -- zie artikel, 220-300 keer per seconde.

[Bitmaster]

In de video niet. Daar is het flink vertraagd en zie je ze duidelijk heen en weer gaan, alleen niet zo ver. Dat bedoelde ik. Kunstig dat ie ermee omhoog gaat!

[Reactie gewijzigd door Bitmaster op 23 juli 2024 20:54]

[Rubyrubyruby]

Volgens mij wordt het vertraagd afgespeeld (het water spat ook zeer langzaam omhoog )

[Bitmaster]

Dat bedoel ik toch gekkie

[vleesjus]

Ik moest direct aan de aflevering van Black mirror denken, waar ze hele bijenkolonies hebben omdat de echte bijen zijn uitgestorven.

[JDFS]

Inderdaad, “Hatred in the Nation” all over again... #DeathTo

[ASW1]

Leuk. Energievoorziening is blijkbaar nog wel een probleem gezien de draadjes.

[AJediIAm]

Ach, volgens mij is het volledige autonoom vliegen een bij zaak... Get it...

[robinvanesch]

Die slow motion is wel heel erg cool.

[SenkZ]

Kan dit een revolutie in de vis sport teweeg brengen?

[Gerwin89]

Leuk om met dit nieuwsartikel in je achterhoofd de laatste aflevering van Black Mirror seizoen 3 te kijken (s03e06)

[Chuk]

Dacht ik ook aan, alleen zien deze er toch iets minder gevaarlijk uit

[gatlarf]

Heel knap allemaal. Zeker als dit opgeschaald kan worden, voorzien van een eigen energiebron en uitgerust met sensoren. Ik vermoed dat bij een grotere schaal en massa,( door toevoeging van energiebron, sensoren, etc) de oppervlaktespanning relatief gezien een minder grote barriere wordt. (Hoewel dat effect wss weer teniet gedaan wordt door het extra gewicht).

Maar toch...Maanden of jaren werk en dan je demofilmpje vergallen met zowat het meest irritante muziekje dat ze maar konden vinden...