Een enorme doorbraak binnen de robotica.

Piepkleine vliegende robots – denk aan exemplaren zo groot als een insect – zijn er al een tijdje. Deze robots hebben verschillende voordelen ten opzichte van hun grote broers: de bekende drones. Zo zijn ze goedkoop te produceren en kunnen ze zich ook in kleine hoekjes en gaatjes begeven. Maar de robotische insecten hebben één groot nadeel: tot voor kort lukte het onderzoekers maar niet om ze draadloos te maken. Dat komt doordat de elektronica die ze nodig hebben om te vliegen, heel zwaar is. Te zwaar voor deze miniatuur-robots om te dragen. En dus zaten de robotische insecten die het luchtruim kozen altijd met minimaal één draad vast aan de grond.

Draadloos
Maar onderzoekers van de universiteit van Washington brengen daar nu verandering in. Zij presenteren ’s werelds eerste draadloze vliegende mini-robot. Het robotje – RoboFly genoemd – is ietsje groter dan een huisvlieg en weegt slechts iets meer dan een tandenstoker.

Science-fiction
“Hiervoor was het concept van draadloze vliegende robots ter grootte van een insect science-fiction,” stelt onderzoeker Sawyer Fuller. “Zouden we ooit in staat zijn om ze te laten werken zonder dat daar draden voor nodig waren?” Het viel niet mee, maar het is de onderzoekers wel gelukt.

Energie
Het eerste probleem wat zij moesten tackelen is het energieverbruik. Een robotisch insect blijft in de lucht hangen door met zijn vleugels te slaan. Maar dat kost een hoop energie. Eerder kwam die energie van een energiebron op de grond. Maar voor de draadloze RoboFly moest vanzelfsprekend een andere oplossing worden gezocht. Onderzoekers voorzagen de robot van een fotovoltaïsche cel en richtten daar vervolgens een onzichtbare laserstraal op. Het laserlicht wordt door de fotovoltaïsche cel omgezet in elektriciteit. “Het was de meest efficiënte manier om snel veel energie aan de RoboFly te leveren, zonder dat er te veel gewicht aan de robot werd toegevoegd,” aldus onderzoeker Shyam Gollakota.

Controle
Vervolgens moest men de robot ook nog controle geven over zijn vleugels. Want een draadloos robotisch insect moet natuurlijk zelfstandig kunnen vliegen. En dus voorzagen de onderzoekers het van een eigen brein. “Een microcontroller gedraagt zich als een echt vliegenbrein dat de spieren in de vleugels vertelt wanneer ze in actie moeten komen,” stelt onderzoeker Vikram Iyer. In het geval van de RoboFly stuurt de controller voltages in golfbewegingen naar de vleugels om zo de fladderbewegingen van een echt insect na te bootsen.

De RoboFly is ietsje groter dan een vlieg. Afbeelding: Mark Stone / University of Washington.

Verbeteringen
De draadloze mini-robot is een knappe prestatie. Maar het apparaatje heeft nog wel enige tekortkomingen. Op dit moment kan de RoboFly alleen opstijgen en landen. En zodra de fotovoltaïsche cel zich buiten het bereik van de laser bevindt, kan de robot niet verder. Het zou dan ook mooi zijn als de robot in de toekomst op een andere manier kan worden aangedreven. Bijvoorbeeld middels piepkleine accu’s. Daarnaast zouden ook een geavanceerder ‘brein’ en betere sensoren van pas komen; de robot zou daar een stuk autonomer van worden.

Een autonoom, draadloos mini-robotje kan in de nabije toekomst voor tal van doeleinden worden ingezet. Fuller heeft daar al heel concrete ideeën over: “Ik zou er heel graag eentje willen maken die methaanlekken vindt. Je kunt een koffertje vol van deze robots kopen, het openmaken en ze rond een gebouw laten vliegen op zoek naar gaspluimen afkomstig uit lekke pijpleidingen (…) Dit is geïnspireerd op echte vliegen, die heel goed in staat zijn om tijdens hun vlucht te zoeken naar sterk geurende dingen.”