Pesquisadores do Toyota Central R&D Labs criaram recentemente um robô aéreo em escala de inseto com asas batendo, alimentado por tecnologia de radiofrequência sem fio. Este robô, apresentado em artigo publicado na Nature Electronics, é baseado em um receptor de potência por radiofrequência com notável densidade potência / peso de 4.900 W kg-1.
“Os drones pequenos normalmente têm um tempo de operação muito limitado devido à sua fonte de energia”, disse Takashi Ozaki, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, à TechXplore. “O objetivo de nossa pesquisa recente foi superar essa limitação. Atualmente, a fonte de alimentação sem contato usando ondas eletromagnéticas foi colocada em uso prático em vários produtos, mas não se sabia até que ponto ela poderia ser aplicada a pequenos robôs voadores.”
O objetivo principal do estudo recente de Ozaki e seus colegas era alimentar um robô voador do tamanho de um inseto usando tecnologia de carregamento sem fio e sem contato. O robô criado pelos pesquisadores é essencialmente composto por um atuador piezoelétrico oscilante que é alimentado por uma antena dipolo de 5 GHz.
“Uma das principais características do nosso robô é uma atuação oscilante altamente eficiente, que é obtida usando material piezoelétrico de cristal único de alta potência e um layout de baixa perda com duas asas voltadas uma para a outra, como palmas”, disse Ozaki. “Este projeto permite uma eficiência potência-peso comparável à dos insetos vivos.”
Um dos principais desafios encontrados pelos engenheiros que estão tentando criar robôs em miniatura é a fuga térmica causada por perdas de energia. Para superar esse desafio, Ozaki e seus colegas otimizaram o projeto do circuito do robô, garantindo que os componentes que geram calor não fossem colocados próximos ou próximos uns dos outros.
Além disso, os pesquisadores usaram um receptor de potência de radiofrequência com uma densidade de potência / peso significativamente maior do que as baterias de polímero de lítio de prateleira com massa semelhante. Isso melhorou significativamente a eficiência e o tempo de operação do robô.
“Acho que nossa descoberta mais importante é que um circuito de subgrama pode receber e lidar com alta potência de mais de 1 W à distância por meio de uma onda de RF”, disse Ozaki. “Isso sugere que não apenas robôs voadores, mas também várias outras aplicações que requerem grande potência em um tamanho pequeno podem ser realizadas sem baterias.”
Para avaliar a eficácia de seu projeto, Ozaki e seus colegas realizaram uma série de experimentos. Nesses testes, eles conseguiram fazer o robô do tamanho de um inseto decolar perfeitamente e sem a necessidade de baterias ou fios.
O robô criado por esta equipe de pesquisadores pesa apenas 1,8g, portanto é mais de 25 vezes mais leve do que outros micro veículos movidos a radiofrequência desenvolvidos no passado. No futuro, pode, portanto, ser altamente valioso para a realização de missões complexas que envolvem a entrada em rachaduras, tubos ou outros espaços altamente confinados.
“Neste artigo, demonstramos a decolagem com sucesso”, disse Ozaki. “O próximo passo é combinar esta tecnologia de fornecimento de energia com controle de atitude para fazer este robô pairar e se mover livremente no ar. Acreditamos que isso seja tecnicamente possível, pois já conseguimos controlar a atitude do robô com energia elétrica.”
Publicado em 19/12/2021 11h04
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