RoboBee X-Wing: dron jako vážka

Ve světě milimetrových rozměrů a miligramových hmotností už jsou s rotačními motorky a vrtulemi problémy, proto vývojoví pracovníci nejčastěji opisují od hmyzu. Dává to smysl: "Příroda vyvíjela své miniaturní autonomní létající systémy miliony let, zatímco lidští inženýři na nich pracují teprve pár desítek let," říká Emily Bairdová z fakulty zoologie Stockholmské univerzity. "Nemělo by proto překvapit, že příroda vyvinula mnohem jednodušší a bezpečnější systémy pohybu po tomto světě. Proto se k ní inženýři obracejí, aby vyvinuli nové generace dronů a řady dalších zařízení."

U většiny pokusných microUAVs tak vrtule nahrazují mávavá křídla. Umožňují vyšší manévrovatelnost, jsou tichá a kmitavý systém je lehčí, jednodušší a spolehlivější než by byl elektromotor těchto rozměrů. Většinou jde o lineární elektromotorky, nebo piezoelektrické systémy využívající změnu objemu některých materiálů při změně elektrického napětí. Podobný princip pohonu využívá například motorové zaostřování objektivů.

Jedním z posledních experimentálních dronů snažících se napodobit hmyz, je strojek RoboBee X-Wing vyvinutý Harvard Mocrorobotics Laboratory (HML) v USA. Až dosud měla většina těchto zařízení externí zdroj, který je zásoboval energií tenkými drátky, protože badatelé primárně řešili problémy letu a ovladatelnosti. Naproti tomu RoboBee X-Wing se od ostatních příslušníků kategorie microUAVs už na první pohled liší tím, že má zdroj vlastní: unese miniaturní fotovoltaické panely.

RoboBee X-Wing má čtyři křídla napodobující let vážky, protože se ukazuje, že pro tuto koncepci je snazší vyvinout model ovládání a stabilizace. Mimochodem, stejně postupovala i evoluce: vážky jsou jedním z nejstarších druhů létajícího hmyzu a také první ptáci o nějakou tu desítku milionů let později nejspíš vyrazili do vzduchu se čtyřmi křídly.

Trpasličí dron z HML je schopen svými křídly z uhlíkových vláken a polyesteru mávnout 120krát za vteřinu (pro srovnání: včela mávne za vteřinu přibližně 230krát), je dlouhý 5 centimetrů a váží pouhých 259 miligramů. Pro srovnání: kancelářská sponka váží okolo jednoho gramu.

Fotovoltaický zdroj energie RoboBee X-Wing dává napětí 5 V, ale aby se rozhýbaly piezoelektrické "svaly" je tu miniaturní transformátor, který napětí převede na 200 V.

Ani to zatím na létání venku nestačí, protože aby se RoboBee X-Wing udržel ve vzduchu, potřebuje třikrát větší intenzitu světla než dává polední slunce. Vývojoví pracovníci na něj proto při experimentech svítí silnými reflektory. Autoři projektu ale upozorňují, že při poměrně malém zvětšení rozměrů by stačil 1,5násobek slunečního svitu. Jejich hmyzí dron by pak mohl létat bez problémů na Venuši.

Vědci pracující na projektu tvrdí, že jejich výtvor už vyvine stejnou vztlakovou sílu jako včela. "Když se v laboratoři poprvé vznesl, překvapilo nás, jak je silný," uvedl jeden z autorů projektu Farrel Helbling. "Někteří přítomní při tom dokonce údivem vykřikli."

Do praktického využití a sériové výroby zatím mají microUAVs daleko, předpovídá se jim ale velká budoucnost při průzkumu, záchranných pracích, monitorování životního prostředí a ve výzkumu planet s atmosférou.

Jan A. Novák