Projeto mecânico e princípio de funcionamento da asa biomimética e do mecanismo de acionamento. A) O flapper robótico permite o controle ativo dos ângulos de batimento, inclinação e dobra, enquanto o ângulo do plano de curso pode ser alterado manualmente girando a placa de fixação circular. B) O flapper robótico consiste em duas partes principais: a asa biomimética, subcurvada, feita de penas reais (aerofólio local dado em amarelo transparente) e o mecanismo de acionamento contendo uma engrenagem diferencial (coberto pelo corpo transparente do mock-up), os três servos motores e um microcontrolador. C) O esqueleto de asa de pássaro (em cima) serviu de inspiração para o esqueleto de ligação em barra (meio e embaixo) de nossa asa artificial, composta por cinco ossos (b1−b5) e sete juntas (j1−j7), que podem ser estendido através do tendão (t1) e fechado através do tendão (t2). D) Três etapas de construção da asa biomimética: esqueleto (topo), esqueleto com penas primárias e secundárias (meio) e asa final com a membrana de silicone e as placas de cobertura (abaixo). E) Imitamos a asa da gralha (Coloeus monedula). Foto: Arend Vermazeren, usada sob licença Creative Commons 2.0 F) Vista explodida da configuração da engrenagem contendo sete engrenagens cônicas (g1−g7) e o suporte que mantém juntas as engrenagens g1−g3. G) Para bater a asa, os servomotores estão em contra-rotação. Para lançar a asa, os motores estão co-rotando. H) O servomotor de dobramento é girado no sentido horário para estender e no sentido anti-horário para dobrar a asa. Crédito: Sistemas Inteligentes Avançados (2022). DOI: 10.1002/aisy.202200148
Os pássaros voam com mais eficiência dobrando as asas durante o movimento ascendente, de acordo com um estudo recente conduzido pela Universidade de Lund, na Suécia. Os resultados podem significar que dobrar as asas é o próximo passo para aumentar a eficiência propulsiva e aerodinâmica dos drones.
Mesmo os precursores dos pássaros – dinossauros extintos semelhantes a pássaros – se beneficiaram ao dobrar as asas durante o movimento ascendente, à medida que desenvolviam o vôo ativo. Entre os animais voadores vivos hoje, os pássaros são os maiores e mais eficientes. Isso os torna particularmente interessantes como inspiração para o desenvolvimento de drones. No entanto, determinar qual estratégia de batimento é melhor requer estudos aerodinâmicos de várias formas de bater as asas. Portanto, uma equipe de pesquisa sueco-suíça construiu uma asa robótica que pode fazer exatamente isso – bater asas como um pássaro e muito mais.
“Construímos uma asa de robô que pode bater mais como um pássaro do que os robôs anteriores, mas também bater de uma forma que os pássaros não podem fazer. Ao medir o desempenho da asa em nosso túnel de vento, estudamos como diferentes maneiras de alcançar a asa O movimento ascendente afeta a força e a energia durante o vôo”, diz Christoffer Johansson, pesquisador de biologia da Universidade de Lund.
Estudos anteriores mostraram que os pássaros batem as asas mais horizontalmente quando voam lentamente. O novo estudo mostra que os pássaros provavelmente fazem isso, embora exija mais energia, porque é mais fácil criar forças suficientemente grandes para se manter no ar e se impulsionar. Isso é algo que os drones podem emular para aumentar a gama de velocidades em que podem voar.
“A nova asa robótica pode ser usada para responder a perguntas sobre o vôo de pássaros que seriam impossíveis simplesmente observando pássaros voando. A pesquisa sobre a capacidade de vôo de pássaros vivos é limitada ao movimento de bater asas que o pássaro realmente usa”, explica Christoffer Johansson.
A pesquisa explica por que os pássaros batem da maneira que fazem, descobrindo quais padrões de movimento criam mais força e são os mais eficientes. Os resultados também podem ser usados em outras áreas de pesquisa, como entender melhor como a migração das aves é afetada pelas mudanças climáticas e pelo acesso a alimentos. Há também muitos usos potenciais para drones, onde essas informações podem ser bem aproveitadas. Uma área pode estar usando drones para entregar mercadorias.
“Os drones que batem asas podem ser usados para entregas, mas eles precisam ser eficientes o suficiente e capazes de levantar o peso extra que isso implica. Como as asas se movem é de grande importância para o desempenho, então é aqui que nossa pesquisa pode ser útil”, disse. diz Christoffer Johansson.
Mais Informações:
Enrico Ajanic et al, Robotic Avian Wing explica as vantagens aerodinâmicas do dobramento da asa e inclinação do curso em vôo de batimento, Sistemas Inteligentes Avançados (2022). DOI: 10.1002/aisy.202200148
Fornecido pela Universidade de Lund
Citação: Asa robótica emplumada abre caminho para drones agitados (2023, 13 de janeiro) recuperado em 17 de janeiro de 2023 em https://techxplore.com/news/2023-01-feathered-robotic-wing-paves-drones.html
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