Sáng tạo mới, được công bố ngày 2/2 trên Tạp chí Science Robotics, có thể mở đường cho nghiên cứu phát triển các robot bay siêu nhỏ nhỏ hơn, nhẹ hơn và hiệu quả hơn cho nhiệm vụ giám sát môi trường, tìm kiếm cứu hộ, có thể được triển khai trong các môi trường nguy hiểm cho con người.

Các phương tiện bay siêu nhỏ (MAV) có thể tiếp cận nhiều vị trí, bao gồm cả các không gian hạn chế như bên trong các nhà máy công nghiệp và các tòa nhà bị sập, đồng thời mang lại khả năng cơ động cao và khả năng chịu nhiễu. 

Tuy nhiên, các MAV có cánh hiện tại yêu cầu hệ thống truyền động giữa bộ truyền động và cánh, gây ra tổn thất năng lượng và khối lượng bổ sung, cản trở hiệu suất. 

Nghiên cứu hệ thống cơ cánh từ ong và các loài côn trùng bay khác, các nhà khoa học thuộc Khoa Kỹ thuật Đại học Bristol, do GS robot Jonathan Rossiter dẫn đầu, đã chế tạo thành công một hệ thống cơ nhân tạo truyền động trực tiếp, được gọi là Bộ truyền động nén khuếch đại chất lỏng (LAZA), đạt được chuyển động của cánh bay mà không sử dụng các bộ phận hoặc bánh răng truyền động.

Hệ thống LAZA đơn giản hóa cơ chế vỗ cánh, cho phép thu nhỏ robot vỗ cánh trong tương lai với kích thước bằng côn trùng.

Trong bài báo cáo khoa học, nhóm nghiên cứu chứng minh được, một đôi cánh vỗ hoạt động trên cơ cấu LAZA cung cấp nhiều năng lượng hơn so với cơ côn trùng cùng trọng lượng, đủ để một robot bay qua phòng với tốc độ 18 chiều dài cơ thể mỗi giây.

Nhóm nghiên cứu chế tạo một hệ thống truyền động vỗ tĩnh điện hiệu suất cao, thiết bị truyền động nén khuếch đại chất lỏng (LAZA), tạo ra chuyển động của cánh bằng phương pháp ứng dụng trực tiếp lực tĩnh điện khuếch đại chất lỏng ở gốc cánh, không sử dụng bất kỳ hệ thống truyền động cơ khí nào. 

LAZA cho phép kiểm soát chính xác tần số và biên độ vỗ, không có sự thay đổi về hiệu suất trong hơn 1 triệu chu kỳ kích hoạt và cung cấp công suất cụ thể cao nhất và trung bình lần lượt là 200 và 124 watt cho mỗi kg, lớn hơn cơ bay của động vật và côn trùng, tương đương các hệ thống truyền động MAV vỗ cánh hiện đại. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong chế tạo robot vỗ cánh có thể thực hiện các chuyến bay đường dài

Đua các cánh bay thụ động dài 50 milimet vào hệ thống vỗ LAZA cỡ chuồn chuồn cho phép điều chỉnh lực đẩy hướng thuần lên đến 5,73 milinewtons. Lực đẩy này đạt được trong khi chỉ tiêu thụ 243 miliwatt điện, tỷ lệ lực đẩy trên công suất 23,6 newton / kilowatt, tương tự MAV vỗ cánh hiện đại, rôto trực thăng và động cơ UAV thương mại. 

Một hệ thống vỗ LAZA di chuyển theo chiều ngang có thể tăng tốc từ trạng thái nghỉ và di chuyển với tốc độ lên đến 0,71 mét/giây.

Nhóm nghiên cứu hy vọng cơ chế LAZA sẽ được sử dụng như khối xây dựng cơ bản cho hàng loạt robot bay tự động tương tự côn trùng.

Trong cấu trúc LAZA, nhóm nghiên cứu tác động lực tĩnh điện trực tiếp lên cánh, thay vì thông qua một hệ thống truyền động phức tạp, kém hiệu quả. Phương pháp này mang lại hiệu suất cao, thiết kế đơn giản, mở đường cho những phương tiện bay UAV siêu nhỏ có cánh đập nhẹ, chi phí thấp mới, có thể có rất nhiều ứng dụng trong tương lai, như tiến hành kiểm tra tự động các tuabin gió ngoài khơi, hoạt động trong những khu vực thảm họa phức tạp, nguy hiểm đối với con người

Chế tạo ra những robot siêu nhỏ cánh vỗ có hiệu suất cao bằng hoặc hơn côn trùng là một thách thức lớn. LAZA là một sáng tạo quan trọng trong quá trình phát triển các robot bay tự động, nhỏ như côn trùng, thực hiện các nhiệm vụ quan trọng trong điều kiện khó khăn phức tạp mà con người hoặc những robot lớn truyền thống không thể thực hiện.