Iz Laboratorija za mikrobiorobotičke sustave (MICROBS) na švicarskom institutu za tehnologiju u Lausannei (EPFL) stiže inovacija koja bi mogla promijeniti način na koji se pokreću minijaturni roboti. Tamošnji su inženjeri razvili posebne malene šuplje strukture koje mogu pretvarati zvučne valove u potisak. Ta tehnika, opisana u časopisu Science Advances, omogućuje pokretanje i upravljanje malim robotima i ultralakim letjelicama bez potrebe za motorima, zupčanicima ili elektroničkim komponentama.

Rezonancijom do potiska

Fizikalna osnova ovog sustava oslanja se na Helmholtzovu rezonanciju, pojavu koja nastaje kada strujanje zraka preko otvora uzrokuje titranje zraka zarobljenog unutar šupljine. Na određenim frekvencijama te oscilacije postaju iznimno snažne, a švicarski znanstvenici usmjerili su taj efekt kako bi stvorili akustične rezonatore usklađene za stvaranje usmjerenog potiska pri točno određenim zvučnim frekvencijama.

Kada zvučni valovi pobude zrak unutar posebno oblikovanih okruglih ili zvonolikih šupljina, oscilirajući zrak izlazi iz njih kao koncentrirani mlaz. S obzirom na to da je ulazni tok zraka raspršeniji od izlaznog, ta neravnoteža generira potisak. Rezonatori se mogu izraditi od različitih materijala, uključujući plastiku za 3D ispis, gumene polimere i staklo.

Minijaturna plovila i letjelice

Ovaj tim je izradio minijaturne čamce opremljene s do tri šupljine, na centimetarskoj skali. Svaka je šupljina podešena na različitu frekvenciju zvuka (sve unutar praga čujnosti ljudskog sluha) i postavljena tako da gura čamac u određenom smjeru. Mijenjanjem frekvencije zvučnih valova s zvučnika, istraživači su mogli selektivno aktivirati pojedine šupljine, upravljati čamcima oko prepreka i programirati ih za autonomnu navigaciju.

Primjenom tehnologije 3D nanoispisa, tim je izradio i ultralake letjelice mase svega 150 mikrograma. Za razliku od čamaca, one se pokreću ultrazvučnim frekvencijama koje ljudsko uho ne može čuti. Jedan model koristi šupljine za generiranje izravnog vertikalnog potiska poput rakete, dok drugi kombinira šupljine s mikroskopskim elisama koje se rotiraju brzinom do 13.000 okretaja u minuti te tako stvaraju potisak za let.

Autori ovog koncepta ističu da im on omogućava i daljnju minijaturizaciju. U budućnosti bi se više struktura osjetljivih na zvuk moglo ugraditi u jedinstveni fleksibilni uređaj, pri čemu bi svaki dio reagirao na drugu frekvenciju. To bi omogućilo izradu robota koji mijenjaju oblik ili se savijaju kao odgovor na specifične zvučne signale. Njihov je rad objavljen u časopisu Science Advances.