Wetenschappers laten robotvlieg eerste vlucht maken

Amerikaanse wetenschappers hebben een kunstmatige vlieg gebouwd die daadwerkelijk kan vliegen. Het robotinsect kan in de toekomst mogelijk ingezet worden voor surveillance- en detectie-doeleinden.

Kunstmatige vlieg Met een vleugelspanwijdte van drie centimeter is de vliegende robot net zo groot als een normale vlieg. Het is de wetenschappers aan de Harvard universiteit voor het eerst gelukt om de zestig milligram wegende robot op te laten stijgen. De doorbraak wordt gezien als een belangrijke eerste stap naar het creëren van de ultieme spionage-gadget; het project wordt niet zonder reden gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Defensie.

De robotvlieg kan in zijn huidige vorm alleen opstijgen en rechtdoor blijven vliegen, waarbij hij door een aan zijn romp bevestigde draad op zijn plaats wordt gehouden. Om de geslaagde 'lancering' te verwezenlijken hebben de wetenschappers het complexe vlieggedrag van het insect minutieus bestudeerd. Een grote uitdaging was het maken van de kunstmatige vleugels. Om het gewicht zo laag mogelijk te houden, kozen de wetenschappers voor het toepassen van koolstofvezel en diverse polymeersoorten. Uit de twee materialen, die veel worden gebruikt in de vliegtuigbouw, wisten de onderzoekers flinterdunne vleugels te maken. Om de vleugels te laten bewegen, werd polymeer gebruikt dat reageert op elektrische prikkels.

De volgende stap is het verder verfijnen van de hard- en software. Momenteel is de robotvlieg voorzien van een externe voeding, maar de wetenschappers werken aan een verkleinde batterij op basis van lithium-polymeer. Nadeel is dat deze mini-accu het robotinsect maar vijf minuten van stroom kan voorzien; veel vlieguren zal de robot nog niet kunnen maken. Daarnaast moet de kunstvlieg met nieuw te ontwikkelen software tijdens zijn vlucht hindernissen kunnen ontwijken. Ook diverse sensoren voor (nacht)zicht en geurherkenning worden bestudeerd.

IT-banen

Reacties (120)

Delerium 20 juli 2007 23:34

Hoewel dit project uitsluitend natuurkunde bevat denk ik dat een chemische route meer zin zou hebben gehad.
De materiaalkunde heeft in ieder geval dit vliegje gehaald, want met de juiste polymeren kan je een prima balans van elasticiteit, stevigheid en gewicht vinden (alle 3 moeten precies goed zijn) zodat je iig de vleugels enzo goed kan contrueren. De chemie heeft echter best problemen om zeer goed gedefineerde vleugels te maken, want een goed hoogwaardig polymeer maken is nog best een probleem. Wanneer het complexer wordt is de bewerking ervan namelijk moeilijker. (Net als titanium, hoog smeltpunt en grote stevigheid en daarom moeilijk te bewerken).

De grootste winst van de chemie is dat deze in de levende natuur al zoveel miljoenen jaren heeft kunnen oprimaliseren. Dat zie je zo terug in deze kunstvlieg waar voornamelijk energieopname een issue is. Een gewone vlieg kan namelijk in tegenstelling tot deze vlieg wel langer dan 5 minuten vliegen. Electrische energie is blijkbaar ondergeschikt aan direct bruikbare chemische energie. Het afbreken van suikers en de vrijkomende ATP-energiepakketjes worden in de gewone vlieg gebruikt als aandrijving van eiwitten die dan kunnen samentrekken. Tevens kan de vlieg zelf nieuwe suiker opzoeken en omzetten in bruikbare suikers.
Je zou dan bijvoorbeeld de door Prof. Feringa uitgevonden moleculaire motoren kunnen gebruiken. Daar zijn inmiddels al atoomgrote auto's mee gemaakt.

De chemie om een cel aan de praat te krijgen is echter nog voldoende complex om nog 100den jaren op de plank te laten liggen. Maar de natuur kan duidelijk dienen als inspiratie om deze vlieg te laten vliegen. Wanneer de keuze inderdaad gemaakt wordt voor electrische energie kan je die route namelijk IMHO ook nawerken. Dan bestaat de vlieg echter uit 1 chip met vliegels. Chips leven namelijk van stroom en de mens is inmiddels geslaagd om erg veel microfuncties te integreren op een chip. Zodoende zou de chip gelijktijdig als zonnecel kunnen functioneren alsmede de logica bevatten voor de vlieg: de 1 kilobyte ROM-geheugen die een gewone vlieg ook schijnt te hebben, lichtgevoelige cellen om een beetje te kunnen kijken (een insect heeft immers ook facetogen) enzovoort. Er zijn inmiddels ook polymeren uitgevonden die middels electrische spanning kunnen samentrekken zodat deze als spieren kunnen dienen voor de vleugels. En uiteraard iets om energie op te slaan (een condensator) zodat het robotvliegje af en toe met stilliggen wat extra energie kan opslaan.
Uiteindelijk wil je er toch enige logica inbouwen zodat het z'n eigen koers kan bepalen en corrigeren tegen windvlagen enzo.

De praktische toepassing zoals die Defensie-mensen altijd graag zien (oorlog) zie ik er niet snel in terug. Op zo'n kleine schaal zijn lenzen en foto's niet te doen, deze zijn natuurkundig gezien niet echt zuiver te krijgen zodat documenten lezen wel altijd onmogelijk blijft. Ook voor afluisteren blijft het lastig omdat het geval gevoelig is voor storing en weinig versterkende of verzendende mogelijkheden mee kan dragen. Het verbaast mij dat Defensie altijd zulke rare gedachtenkronkels heeft en fantasien najaagt. Aan de andere kant maken wetenschappers er dankbaar gebruik van, want Defensie (en zeker in de VS) heeft gigantische budgetten zodat je altijd voor je eigen ideetjes daar kan aankloppen. Als het uitendelijk niet voor defensie bruikbaar is heb je wel je dingetjes gedaan.

[Reactie gewijzigd door Delerium op 22 juli 2024 19:36]

Verwijderd @Delerium • 20 juli 2007 23:51

"Het verbaast mij dat Defensie altijd zulke rare gedachtenkronkels heeft en fantasien najaagt."

Het is juist op die manier dat ontdekkingen gemaakt worden.

In een leunstoel zitten en dingen afschuiven omdat ze "onmogelijk" zouden zijn is niets meer dan ongezond skepticisme.

"The CIA also showed off its miniature technology.

A microdot camera had a tiny lens on top of what looked like a thick coin, which contained a film that rotated 11 times to produce 11 microdots."

Onze huidge kennis en technologie is zeker niet alleen voortgevloeid uit opeenvolgende ontdekkingen die allemaal plausibel waren.

wizzkizz @Delerium • 21 juli 2007 15:22

Die gedachtkronkels zijn helemaal zo gek nog niet.
Je hoeft niet per sé direct te denken aan het lezen van documenten etc, maar bijvoorbeeld het verkennen van gebouwen lijkt me wel een ideale toepassing.

Je kunt gemakkelijk door openstaande ramen/rioleringen/ventilatiesystemen/andere openingen naar binnen vliegen om te kijken wat de situatie is, bijvoorbeeld waar de gijzelnemers zijn, hoeveel het er zijn, welke wapens ze hebben, of ze bommen op hun lichaam hebben, of ze deuren geboobytrapt hebben, of ze op andere plaatsen explosieven geplaatst hebben, waar en hoeveel gijzelaars er zijn en dergelijke. Dat vergemakkelijkt het uitvoeren van een reddingsoperaties aanzienlijk vermoed ik.

diederik77 20 juli 2007 22:47

Hier staat een stukje over de aerodynamica van het vliegen van een insect. Je kunt daar duidelijk zien dat die aerodynamica nogal wat gecompliceerder is dan bij een gewoon vliegtuig of een helicopter. En prestatie om dat na te kunnen bootsen met zo'n klein ding!
(Hier zie je een slowmotion van de vleugels van het robotje)

Nu nog ervoor zorgen dat het ding recht blijft vliegen zonder draadjes. Daar zal heel wat regeltechniek bij komen kijken. Het is zo'n ongelooflijk licht ding, met zulke grote vleugels, dat wordt een enorme uitdaging om stabiel te houden.

[Reactie gewijzigd door diederik77 op 22 juli 2024 19:36]

n4m3l355 @diederik77 • 21 juli 2007 10:41

Op zich heeft ie nogal wat weg van een ornithopter, dat verklaart tevens waarom in het aerodynamische schema een neergaande beweging is ipv doorlopende.
Wat ik niet geheel snap waarom het zo lastig is om dit ding draadloos te maken juist vanwege dat een ornithopter dit zonder al teveel moeite doet.

ajmwegman @diederik77 • 21 juli 2007 09:53

Heb jij wel een een vlieg recht zien vliegen

als ze hem precies willen na bootsen is dan denk ik geen prioriteit

Bedankt voor de toevoeging trouwens!

mjtdevries

Wetenschap

@diederik77 • 23 juli 2007 10:15

De aerodynamica is dat wel gecompliceerder, maar de constructie is juist een stuk simpeler.
De rotor van een helicopter is veel complexer dan de vleugels van deze robotvlieg.

BastiaanN 20 juli 2007 23:35

krijgt de term "electrische vliegenmepper" toch weer een hele nieuwe betekenis

Ontopic: ik vraag me af hoe het zit met het onderstaande citaat uit de tekst

"De robotvlieg kan in zijn huidige vorm alleen opstijgen en rechtdoor blijven vliegen, waarbij hij door een aan zijn romp bevestigde draad op zijn plaats wordt gehouden"

Stel je krijgt een flinke rukwind, zul je dan kunnen stellen dat je het vliegje kwijt bent

ik vraag me uberhaubt af hoe je zo'n klein ding (zonder weerstand) tijdens slechte weersomstandigheden rechtdoor wilt laten vliegen

iceheart @BastiaanN • 20 juli 2007 23:42

+2 voor het geniaal concluderen waarom dit ookalweer een proefmodel was dan maar?

M3! @iceheart • 21 juli 2007 00:23

Valt wel mee, als ik mijn ventilator aanzet blijven de vliegen-muggen-andere insecten ook weg terwijl ik mn raam openhoud 's nachts (Tip!

).

Buiten staat er altijd wel wat wind, vooral hier in Nederland. Er zou dus wel een erg sterke motor in moeten zitten om het ding stabiel en op zijn plaats te kunnen houden terwijl het waait.

wizzkizz @M3! • 21 juli 2007 15:48

in gebouwen valt dat meestal wel mee. Voor buiten hebben ze die dingen niet direct per sé hard nodig (oké, wel handig zodat iedere eenheid onafhankelijk en redelijk risico-vrij verkenningen uit kan voeren, maar dat kan ook met grotere robots/afstand bestuurde spionnen) omdat ze met satellieten/stealth verkenningsvliegtuigen ook al de sproeten op iemands gezicht kunnen tellen.

[Reactie gewijzigd door wizzkizz op 22 juli 2024 19:36]

Verwijderd 20 juli 2007 22:49

De CIA heeft daar ook eens mee geëxperimenteerd.

"In the 1970s the CIA had developed a miniature listening device that needed a delivery system, so the agency's scientists looked at building a bumblebee to carry it. They found, however, that the bumblebee was erratic in flight, so the idea was scrapped."

"The CIA once built a mechanical dragonfly to carry a listening device but found small gusts of wind knocked it off course so it was never used in a spy operation."

http://www.cnn.com/2003/TECH/10/28/tech.cia.reut/

Als onafhankelijke wetenschappers nu (pas) dit kunnen, mij benieuwen wat de CIA vandaag de dag kan met al dat geld dat in black-ops gestoken word.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 19:36]

Jorn1986 @Verwijderd • 20 juli 2007 22:52

Vast wel meer dan ''het daglicht kan verdragen'' -> wij mogen niks weten

jrsikken @Verwijderd • 21 juli 2007 15:11

Commercieel kan je een radigrafisch bestuurbare libelle kopen voor 35€ waarvan de vleugels werkelijk bewegen zoals een libelle dat doet. Zie dit korte filmpje
http://www.youtube.com/watch?v=MY5yOJ_-Z3s

Verwijderd 20 juli 2007 22:55

ik vind het eigenlijk ook weer een slechte ontwikkeling, als over 10 jaar jan en alleman bij de spyshop in amsterdam zo'n ding kan kopen en er een beetje mee kan rondvliegen om bij z'n buren naar binnen te gluren.

meddle @Verwijderd • 21 juli 2007 01:13

Eens, ik moet er echt niet aan denken dat dit soort dingen vrij te koop zijn straks. Maar ik denk dat ze straks onder 'militair staatsgeheim' zullen vallen.

Leaky 20 juli 2007 23:04

TNO en de TU Delft werken ook niet onverdiensteljik aan dit soort dingen. Deze is nog niet zo klein maar wel afstand bestuurbaar. Zie filmpje s
http://www.delfly.nl/media/movies/outdoor.wmv
en
http://www.delfly.nl/media/movies/tno%20demo_logo.avi

Er is we ook een van slechts 5 cm in de maak de Delfly Nano zie http://www.delfly.nl/?site=DIII&menu=&lang=nl

Verwijderd @Leaky • 21 juli 2007 11:00

Een vergelijkbaar model (niet de 5cm versie) is ook al verkrijgbaar op de markt voor €35:

http://www.ibood.com/site...thread&forum=1&topic=4173

http://www.flytechonline.com/Watch.html (It's amazing!

)

Uiteraard wel anders..

//edit link

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 19:36]

Verwijderd 21 juli 2007 00:51

Ach, het Amerikaanse ministerie van defensie pompt er geld in. 1 keer zo een vlieg aanschaffen en een scrambler er voor maken, dag geld.

Criminelen hebben de afgelopen meer cash voor handen dan vroeger. Zie je een afluisterwagen dan staat er ergens in de buurt een huis met een kamer vol counter apperatuur. Ze slapen nu ook wat meer die crimineeltjes

Zelfde laken een pak van de nieuwe uitrusting van de Amerikaanse soldaten en mariniers. Ze hebben zoveel apperatuur bij zich tegenwoordig per hoofd dat het niet meer te doen is vanwege de accu's die ze bij zich dragen en de beperkte duur.

Er komt nog wel eens een stof uit, feitelijk al in ontwikkeling, waar je een laag aan brengt op kleding waardoor stroom mee opgewekt word, van de week nog gezien op NGC. Het is leuk wat men tegenwoordig allemaal wil maar technisch is een hoop nog steeds niet uitvoerbaar en al kom je met bergen met geld, het gaat om visionairs en engineers, volgens mij nog steeds de belangrijkste schakel maar ik weet niet of de USA dat al weet, kan iemand ze niet even inlichten ?

won 20 juli 2007 23:58

ben ik de enige die zich afvraagt waarom in hemelsnaam niet voor zonnecellen is gekozen voor de voeding van het vliegje? Echt, zonnecelletje erop en dat ding kan eindeloos vooruit, zou zo de zee over en hup irak in.

WiebeV @won • 21 juli 2007 00:24

Het lijkt mij dat een zonnecelletje nogal wat weegt, en vraag me ook af of ze die ook in zo'n klein formaat kunnen produceren

BartS12 @won • 21 juli 2007 06:33

Ik vermoed dat de verhouding tussen energie-opbrengst van die zonnecel, en extra energiekosten voor het vliegen (vanwege het extra gewicht) verkeerd uitpakt.

Vergeet niet dat behalve de zonnecel, er dan ook nog extra electronica mee moet, om de spanning/stroom van de zonnecel te converteren naar iets waarmee je de vleugels laat klapperen.

DarkShadow 20 juli 2007 22:42

En weer een voorbeeld waarbij film realiteit wordt

Verwijderd @DarkShadow • 20 juli 2007 22:53

waarbij de natuur als voorbeeld word genomen.
bedoel je, of weet jij een film met robot vliegen?

Verwijderd @Verwijderd • 20 juli 2007 23:14

Een film weet ik zo direct niet, maar in 'De Delta Deceptie' van Dan Brown wordt een soortgelijk apparaatje gebruikt door de Delta Force. In de boek wordt de 'vlieg' bestuurd door een soort van joystick, via een (draadloze) verbinding, en er kan geluid en beeld mee worden doorgestuurd. De accu van de vlieg gaat even mee, en als hij moet worden opgeladen, moet hij even in de buurt van een elektrisch voorwerp gaan zitten, zodat hij (dmv magnetische inductie) kan worden opgeladen.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 19:36]

i-chat @Verwijderd • 20 juli 2007 23:49

inventieve oplossing, zou misschien nog werken ook, (met bepaalde typen apparaten dan......

SpaceDok

@Verwijderd • 20 juli 2007 23:09

Vliegen niet echt maar de film Runaway met Tom Selleck & Gene Simons had wel robot insecten. (Dat was trouwens in 1984: http://en.wikipedia.org/wiki/Runaway_%281984_film%29)