Inseto voador micromecânico - Micromechanical Flying Insect

O Micromechanical Flying Insect ( MFI ) é um UAV ( veículo aéreo não tripulado ) em miniatura composto por um corpo de metal, duas asas e um sistema de controle. Lançado em 1998, atualmente está sendo pesquisado na University of California, Berkeley . O MFI está entre um grupo de UAVs que variam em tamanho e função. A IMF está provando ser uma abordagem prática para situações específicas. O Escritório de Pesquisa Naval e Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa está financiando o projeto. O Pentágono espera usar os robôs como "moscas na parede" disfarçadas em operações militares. Outros usos prospectivos incluem exploração espacial e busca e resgate .

Comparação com outros UAVs

Existem vários UAVs que realizam diferentes operações. A MFI é de grande uso potencial para os militares dos Estados Unidos. Existem atualmente vários UAVs neste campo que realizam tarefas como obter inteligência no campo de batalha ou ser uma isca para mísseis em potencial. No que diz respeito à obtenção de inteligência no campo de batalha, existem muitos drones em uso pelos militares para executar diferentes missões. As Forças Armadas dos EUA estão constantemente atualizando para UAVs mais furtivos que podem realizar mais missões enquanto permanecem virtualmente sem serem detectados. As qualificações essenciais para um UAV de nível militar incluem:

  • Tamanho
  • Nível de ruído
  • Versatilidade

Isso é o que torna a MFI uma grande candidata para as forças armadas. Ele pega as funções de UAVs maiores e os transforma em um dispositivo indetectável em miniatura. Ele praticamente elimina o tamanho e o nível de ruído e aumenta a versatilidade além das capacidades dos atuais UAVs. O "esmagamento" real dessas capacidades na MFI levanta o problema de criar uma estrutura flexível e um par de asas com um computador autônomo para controlá-los.

Aspectos tecnicos

Estrutura e materiais

Os protótipos iniciais do MFI pesavam 100 miligramas e tinham envergadura de 2 centímetros. Eles foram estruturados com vigas de aço inoxidável e flexões de polímero como juntas. Isso criou uma relação peso-levantamento que levou a um problema de realização do vôo. As vigas e juntas foram então alteradas para materiais mais leves e com melhor desempenho. As vigas foram convertidas de aço inoxidável para vigas de fibra de carbono em favo de mel , enquanto as juntas foram alteradas para silício , imitando estruturas micromecânicas típicas. Essas matérias-primas utilizadas custam cerca de 10 centavos de dólar para construir.

Funções e mobilidade

A funcionalidade geral do MFI é dividida em componentes menores que trabalham coesivamente entre si para sustentar um padrão de voo estável e particular. Esses componentes são:

  • Fonte de alimentação - uma bateria recarregável através de painéis solares no corpo externo
  • Sistema sensorial - um grupo que consiste em dois olhos e vários sensores de temperatura, vento e velocidade
  • Locomotiva e controle - as asas conectadas aos respectivos atuadores
  • Comunicação - a rede interna de algoritmos e sinais sensoriais

Essas unidades trabalham juntas para realizar uma tarefa específica, como "voar para a frente", como uma entrada e os sinais são enviados para ambas as alas para produzir uma saída calibrada para executar a tarefa. Esta é uma visão mais aprofundada do fluxo de operações; o sistema visual inicial analisa a localização no espaço tridimensional, por meio do cálculo do deslocamento entre os objetos e ele mesmo. A mosca é então escolhida para executar uma tarefa, ou seja, "encontrar um objeto" ou "explorar". Ao contrário de outros UAVs, a MFI precisa ter um sistema de computador autônomo porque é muito pequeno para ser controlado por um controle remoto, então deve ser capaz de se sustentar. Uma vez escolhida a ação, o sinal passa para o sistema inercial para então distribuir as funções específicas, no que diz respeito à ação, para as asas. As asas então usam uma série de sensores para fornecer os impulsos de asa mais precisos para cumprir a ação.

Problemas e complicações

Existem problemas relativos a este sistema que surgiram durante o desenvolvimento da MFI, e isso exigiu mais pesquisas. O primeiro problema é a entrada inicial de dados visuais que devem ser calculados. Existe um grau substancial de ruído nos dados obtidos através dos “olhos”, quando este é passado através do sistema para as asas produz uma saída imprecisa, não atingindo a ação inicial corretamente.

Outro problema é o método "pairando" da IMF. Essencialmente, o MFI tem que estar em equilíbrio no espaço tridimensional enquanto produz um impulso de asa que vai sustentar a altitude desejada. O problema desse conceito é a pesquisa inadequada sobre os padrões de voo das moscas, além de criar um algoritmo para realizar tais padrões.

Linha do tempo de desenvolvimento

  • 1998 - A pesquisa começou na University of California, Berkeley, por meio de um contrato de US $ 2,5 milhões.
  • 2001 - O protótipo (com uma única asa) mostrou forças de empuxo em uma bancada de teste.
  • 2002 - A fabricação foi trocada de aço inoxidável dobrado para fibra de carbono.
  • 2003 - 500 microNewtons de sustentação de uma única asa foram demonstrados em uma bancada de teste.
  • De 2003 à atual - Trabalho concentrado na redução de peso, aumento da densidade de potência do atuador, aumento da resistência da estrutura de ar e melhoria do controle da asa.

Referências

links externos