Роботы-светлячки «общаются» в полете с помощью цветных огней

Жуки-светляки несут особые органы, в которых могут происходить фотохимические реакции, заставляющие их брюшка довольно ярко сиять в темноте. Это свечение выполняет коммуникационные функции: с его помощью насекомые ищут партнеров для спаривания, отпугивают хищников и так далее. Теперь к такому взаимодействию способны и роботы.

Разработанные инженерами Массачусетского технологического института (MIT) миниатюрные машины могут не только летать, но и «общаться» посредством электролюминесценции. Об этом рассказывается в сообщении пресс-службы MIT. Статья ученых опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.

Микроскопические летающие аппараты, над которыми работает команда профессора MIT Кевина Чена (Kevin Chen), весят немногим больше канцелярской скрепки и не способны нести на борту более-менее приличный набор сенсоров и инструментов связи. Поэтому управление ими, как правило, отдается центральному компьютеру, который отслеживает положение каждого отдельного микродрона с помощью ИК-видеокамеры.

Однако в реальных «полевых» условиях такая система слишком ненадежна хотя бы потому, что различить каждый аппарат на видеопотоке крайне нелегко. Именно поэтому ученые решили упростить ее, и теперь для такой задачи достаточно пары самых обычных камер, какие есть в любом современном смартфоне.

Сами микродроны были представлены в конце 2021 года. Их главной особенностью стало использование необычных искусственных мускулов, позволяющих аппаратам летать. Для этого ученые использовали структуры, состоящие из сверхтонких слоев эластомера, проложенных проводящими углеродными нанотрубками и свернутых в цилиндры. При подаче тока на нанотрубки упругий эластомер сжимается, заставляя цилиндр сокращаться и приводя в движения крылышки аппарата.

Чтобы заставить их при этом светиться, микродроны пришлось дополнить элементами с электролюминесцентными свойствами — крошечными «вставками», которые светятся при приложении слабого напряжения, подаваемого на прозрачные электроды. Электролюминесцентные частицы сульфата цинка были внесены в эластомер искусственных мускулов. По словам разработчиков, такой довесок увеличил энергопотребление аппаратов всего на 3,2 процента, а массу — лишь на 2,4 процента, ничуть не снизив их летные качества.

Чен и его команда испытали свою разработку в лаборатории, отслеживая аппараты в полете с помощью трех камер iPhone. Данные с них поступали в компьютер, который смог определять положение каждого дрона в пространстве с точностью до двух миллиметров. При этом продуманный подбор люминесцентных частиц позволяет добиться различного цвета, причем элементы в разных мускулах одного и того же дрона могут светиться по-своему. В будущем это позволит им сообщать о своем состоянии и положении, организуя управление и связь с роями таких миниатюрных аппаратов.