Inženýři pomalu, ale jistě postupují k vysněnému cíli – samostatně létajícímu robotizovanému hmyzu.
Vidina, že v budoucnu zajistí opylování zemědělských plodin miniaturní létající roboty, vypadala ještě přede dvěma roky úsměvně. Původně stěží představitelná miniaturizace dronů ve službách zemědělců však významně pokročila – nejnovější stroj představili inženýři z University of Washington, kteří dosavadní výtvory závislé na napájecím kabelu posunuli o úroveň výše.
Takzvaná robovážka – z anglického RoboFly – uskutečnila v jejich laboratořích první samostatný let. Zařízení se na zlomek sekundy samo vzneslo zhruba centimetr nad startovní plochu. Říkat tomu let je tedy mírná nadsázka, ilustruje však, jakou cestu vývojáři v oblasti létajících robotů urazili.
Robovážka váží o málo víc než klasické párátko a je nabíjena laserovým paprskem. Ten využívá drobného místního obvodu k převodu světelné energie na elektrickou, která se ihned spotřebovává na desítky intenzivních máchnutí křídel. „Doposud byl tento koncept sci-fi. Kdo by něco takového dokázal uvést do chodu bez drátu?“ ptá se řečnicky spoluautor studie Sawyer Fuller.
Největší výzvou v konstrukci bylo energeticky nesmírně náročné mávání křídel robovážky, byť Fuller měl v tomto ohledu určité zkušenosti. Už v roce 2007 totiž zkonstruoval a „proletěl“ první robovčelu (RoboBee). Ve stejnojmenném projektu pak na vývoji robovčely pokračoval, až v roce 2013 představil výtvor se zhruba třícentimetrovým rozpětím křídel, který však vzhledem ke složitému napájení musel být stále připoután ke zdroji kabelem. Jeho křídla nicméně dokázala máchnout 120krát za sekundu.
Odstranění napájecího kabelu tedy vyřešil laserový paprsek namířený na solární panel. Potřebný výkon pak zajistil speciální obvod, který zvýšil výstupní napětí z článku ze sedmi voltů na 240 voltů nutných k letu. V obvodu je také zakomponován regulátor, který řídí let robovážky. „O nic složitého ale zatím nejde, v zásadě křídlům říká mávej rychle nebo nemávej,“ vysvětlil spoluautor studie Vikram Lyer.
Vědci teď pracují na způsobu, jak zajistit soustavné cílení laserového paprsku na robota, aby dosáhli delšího letu. Robovážka totiž v okamžiku, kdy se dostane z dosahu laseru, okamžitě padá k zemi. Dalším krokem pak bude vývoj dalších obvodů, které zajistí schopnost výtvoru vykonávat specifické úkony, jako je třeba zmíněné opylování květeny. V úvahu ovšem připadají také kontrolní lety v nebezpečných oblastech, při nichž by robot monitoroval třeba množství plynů ve vzduchu.
„Třeba při hledání úniků na plynovém potrubí. Firmy by jednoduše vypustily celé hejno robovážek a ty by pak rychle proslídily a pročuchaly vymezenou oblast,“ dodal Fuller, který se právě v případě této funkce inspiroval u reálných vážek.
Fuller však není jediným, kdo se vývojem robotických včel zabývá. Za zmínku stojí například projekt inženýrů z Wyssova institutu při Harvardově univerzitě, kteří loni na podzim představili takzvanou hybridní robovčelu. Ta umí nejen v rámci svých omezených možností poletovat, ale také se potápět nebo se přichytit na stěnách. Její nespornou výhodou je, že pokud spadne do vody, sama se z ní bez pomoci zase dostane.
K překonání povrchového napětí vody, které je vzhledem k drobnosti robotka zhruba desetkrát větší než jeho hmotnost a třikrát vyšší než jeho maximální vztlak, byla robovčela vědců z Harvardu vybavena chemickým reaktorem – elektrolytickým plátkem ve vzduchové komůrce, která převede vodu na oxyhydrogen, směs vodíku a kyslíku v poměru dva ku jedné. Tuto směs pak zažehne a následnou „miniexplozí“ je robot vymrštěn z vody. Celková hmotnost harvardské robovčely činí 175 miligramů.
„Naše pokusy představují platformu, u které se uplatňují jiné síly, než jsme zvyklí v lidském měřítku,“ uvedl Robert Wood z Wyssova institutu. Měl na mysli složité poměry hmotnosti a energie, s nimiž vědci u hmyzoidních dronů pracují. Dokazuje to právě obojživelná robovčela. Pro překonání odporu vzduchu i vody a dosažení pohybu museli inženýři nejprve vyvinout optimální tvar a velikost křídel a také zjistit optimální frekvence, na nichž by tato křídla mohla kmitat. Pokud by byla frekvence přílis vysoká, křídla by se ve vodě zlomila, pokud by byla příliš nízká, robotek by se potopil.
Další obtíž pak představovalo zmíněné povrchové napětí vody. V neposlední řadě je však kromě zdroje energie nutné zmínit potřebu vyřešení navigace, respektive orientace robohmyzu v prostoru. Vědci také zatím nemají k dispozici například dostatečně lehké mikrokamery s náležitým rozlišením, které by dokázaly spolehlivě snímat okolí stroje. Schází také rezerva výpočetního výkonu pro procesor, který by robotka autonomně ovládal, nebo alespoň vykonával a kontroloval předem naprogramované operace – třeba právě vysněné opylování rostlin nebo často zmiňovanou kontrolu kvality vzduchu či vody
