KUBeetle-S: Robot côn trùng có thể bay liên tục trong 9 phút

Qua mô phỏng hoạt động bay của loài bọ, nhóm nghiên cứu đã phát triển một cơ chế đập cánh có thể tạo góc đập cánh rộng và tạo lực nâng đủ để bù lại trọng lượng của chính con robot. “Do KUBeetle-S không được trang bị các bề mặt điều khiển bay (Flight Control Surfaces) ở đuôi, nên cánh của nó phải tạo ra được các mô-men điều khiển bằng cách thay đổi chuyển động trong khi đang vỗ cánh”, giáo sư Park Hoon Cheol cho biết.

Ảnh chụp robot KUBeetle-S.Nguồn: Phan Hoàng Vũ

Bộ tạo mô-men điều khiển mà Giáo sư Park nhắc đến được lắp đặt bên trong KUBeetle-S, hoạt động bằng cách điều khiển đường lượn cánh sang phải, trái, trước, sau, từ đó giúp điều hướng chuyển động nâng đồng thời tạo ra mô-men điều khiển. Tích hợp bên trong bộ phát này là các động cơ servo rất nhẹ được kiểm soát thông qua một bảng điều khiển và có hệ thống kiểm soát phản hồi dựa trên thuật toán do các nhà nghiên cứu tự phát triển.

KUBeetle-S có thể điều chỉnh linh hoạt giữa nhiều hình thức vận động khác nhau. Khi bay lượn, con robot có biên độ đường bay cao đến hơn 180 độ. Các nhà phát triển còn tiết lộ con robot còn có thể điều chỉnh sức bền khi bay bằng một nguồn điện áp thấp. Để cải thiện lực nâng cánh và tỉ lệ chuyển đổi từ lực nâng sang năng lượng, Giáo sư Park và các đồng nghiệp đã áp dụng chiến lược thiết kế nhằm giảm tổng điện thế đầu vào và sử dụng một pin LiPo đơn như nguồn điện thấp trong biên độ hoạt động của động cơ robot.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một chuỗi thử nghiệm để đánh giá hiệu suất và sức bền của con robot và phát hiện các hoạt động chạy bằng nguồn điện áp thấp giúp động cơ không bị quá nóng và duy trì độ bền.

Nhà nghiên cứu Phan Hoàng Vũ cho biết: “Nhờ cơ chế hoạt động đơn giản nhưng hiệu quả, chúng tôi thể dùng các động cơ servo siêu nhỏ nhằm giảm tối đa trọng lượng. Chỉ nặng 15,8 g, KUBeetle-S là robot hai cánh nhẹ nhất cho đến nay có thể duy trì chuyển động bay điều khiển tự do toàn phần.” Phiên bản đầu tiên của KUBeetle-S nặng 16.4g, chạy bằng pin LiPo 2 cell 7.4V. Sau khi thay và mở rộng sải cánh, trọng lượng của con robot chỉ còn 15.8g và tổng thời lượng bay tăng lên từ 3 đến gần 9 phút. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện thời lượng bay có thể kéo dài hơn khi tải trọng cánh của nó ở mức gần bằng với phiên bản côn trùng thật.

Ngoài việc cải thiện sức chịu đựng của robot và tăng thời gian bay, các chiến lược thiết kế mới cho phép con robot di chuyển theo bất kỳ hướng nào, bay ngoài trời và mang thêm trọng tải. Những đặc điểm này giúp KUBeetle-S phù hợp với nhiều ứng dụng trong thực tế. Trong tương lai, người ta có thể đưa robot đưa vào các quần thể côn trùng tự nhiên phục vụ mục đích nghiên cứu hoặc thực hiện các nhiệm vụ quân sự bí mật.