Ingenieurs van Princeton University en de University of Illinois Urbana-Champaign hebben dat gedaan ontwikkeld nieuwe vliegende robots op insectenschaal die een op sprinkhanen geïnspireerde zweefvliegbenadering gebruiken, waarmee mogelijk aanhoudende krachtbeperkingen in kleine robots worden aangepakt. Onderzoek dat op 7 januari in het Journal of the Royal Society Interface werd gepubliceerd, gaf aan dat op sprinkhanen geïnspireerde vleugels miniatuurrobots in staat zouden kunnen stellen om af te wisselen tussen energie-intensief fladderen en energiebesparend glijden. Dit staat in contrast met de meeste bestaande vliegende robots op insectenschaal, die bijen of vliegen nabootsen en afhankelijk zijn van constant klapperen met de vleugels, wat leidt tot een snelle uitputting van de batterij als gevolg van de hoge energiebehoefte op kleine schaal. De samenwerking begon met veldstudies van Amerikaanse sprinkhanen om hun vluchtmechanismen te analyseren. Onderzoekers concentreerden zich op de achtervleugels van Schistocerca americanawaarbij een vouwmechanisme in accordeonstijl wordt opgemerkt voor het intrekken tijdens grondmobiliteit en voor gebruik tijdens de vlucht. Aimy Wissa, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en lucht- en ruimtevaarttechniek aan Princeton en hoofdonderzoeker van het onderzoek, verklaarde: “Zweefvliegen is een manier van goedkoop vliegen. Als we stuwkracht willen produceren, flapperen we. Als we energie willen besparen, zetten we de vleugels volledig in en glijden.” Het team gebruikte CT-scans om de vleugelgeometrie van de sprinkhaan vast te leggen en zette deze scans vervolgens om in 3D-printbare ontwerpen. Ze printten modelvleugels van tussen de 5 en 10 cm breed, en testten hun aerodynamische prestaties in een waterkanaal voordat ze vluchtexperimenten uitvoerden in het Princeton Robotics Laboratory. Hoewel natuurlijke vleugelribbels (scherpe randen) de lift bevorderden, vertoonden gladde vleugels onverwacht een verbeterde glij-efficiëntie. Wissa suggereerde dat ribbels mogelijk zijn geëvolueerd voor andere functies, zoals het vouwen van vleugels of het beheersen van steile vlieghoeken. Met behulp van geavanceerde motion-capture-camera's observeerden onderzoekers hoe hun op sprinkhanen geïnspireerde zweefvliegtuigen vergelijkbaar presteerden als echte sprinkhanen. Paul Lee, een afgestudeerde student aan Princeton en hoofdauteur van het artikel, zei dat het vleugelontwerp in accordeonstijl voordelen biedt ten opzichte van andere insecten. Hij merkte op: “Libellevleugels steken altijd recht naar voren en vlindervleugels kunnen alleen naar boven klappen, wat beperkend is.” Het team ontwikkelt een systeem voor het automatisch in- en uitklappen van de vleugels, met als doel zware motoren te vermijden. Toekomstig onderzoek zal zich richten op het integreren van ribbels voor het vouwen van vleugels, terwijl de glij-efficiëntie behouden blijft en het ontwerp wordt geïntegreerd met springmogelijkheden. Lee verklaarde: “Dit sprinkhanenonderzoek opent nieuwe mogelijkheden, niet alleen voor de vlucht, maar ook voor multimodale voortbeweging.”
