Cluj 10°C
Iași 16°C
Roboți zburători fără motoare, propulsați doar de sunet
Conform Digi24: Cercetătorii au dezvoltat roboți minusculi, capabili să zboare și să se deplaseze autonom, utilizând o tehnologie revoluționară bazată exclusiv pe unde sonore. Această inovație, inspirată de principiul rezonanței Helmholtz, folosit încă din 1856 pentru acordarea instrumentelor muzicale, permite mișcarea fără a recurge la motoare convenționale.nn
Principiul, asemănător sunetului obținut prin suflarea peste gura unei sticle goale, implică rezonanța aerului prins într-o cavitate. Atunci când este expusă la o frecvență sonoră adecvată, cavitatea eliberează un jet de aer, generând suficientă forță de propulsie. Inginerii au scalat acest fenomen pentru a crea dispozitive minuscule, de la ambarcațiuni de câțiva centimetri la „microaparate de zbor” de doar un milimetru.nn
Aceste noi mecanisme nu necesită componente mecanice complexe precum magneți sau arbori, limitări care afectează miniaturizarea motoarelor tradiționale. Prin simpla ajustare a cavităților goale, este posibilă controlarea mișcării acestor roboți. Cercetătorii au demonstrat cum se pot naviga ambarcațiuni minuscule prin modificarea frecvenței sunetului emis de un difuzor, direcționând-o spre stânga, dreapta sau înainte.nn
Rezonanța Helmholtz, motorul viitorului
Fizicianul german Hermann von Helmholtz a studiat pentru prima dată acest fenomen în 1856, în încercarea de a crea un instrument pentru acordarea instrumentelor muzicale. El a observat cum aerul prins într-o cavitate poate genera un jet de aer la rezonanță. „Nu este foarte puternic atunci când faci asta cu un instrument muzical, pentru că presiunea este scăzută”, a declarat Selman Sakar, coautor al studiului și profesor asociat de inginerie mecanică la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Lausanne (EPFL). „Dar dacă ai putea crește presiunea, dintr-odată acel jet ar putea deveni semnificativ, astfel încât forța să poată fi utilizată pentru acționarea unor mecanisme.”nn
Echipa de cercetare a descoperit că prin micșorarea rezonatoarelor Helmholtz, frecvența necesară pentru activare intră în domeniul ultrasunetelor. Aceasta înseamnă că sunetul nu este perceptibil pentru urechea umană și, mai important, poate fi focalizat cu precizie. Versiunile mai mari ale acestor dispozitive, care ar genera aceeași forță, ar necesita un sunet audibil de o intensitate deranjantă și potențial dăunătoare, conform lui Sakar.nn
De la barcă la microelicopter, totul cu sunet
Folosind tehnici avansate de imprimare 3D, cercetătorii au construit structuri goale, conforme cu ecuațiile lui Helmholtz, confirmând prin teste și simulări că acestea produc forța de propulsie anticipată. Studiul publicat în revista Science Advances descrie cum ambarcațiuni de aproximativ 5 centimetri, dotate cu mai multe rezonatoare, au fost manevrate cu succes. Fiecare rezonator era acordat la o frecvență specifică și orientat într-o anumită direcție, permițând controlul mișcării prin modificarea frecvenței sonore.nn
Pe o scară mult mai redusă, au fost create „microaparate de zbor” cu o lungime de aproximativ 1 milimetru. Acestea obțineau portanță în două moduri: fie prin generarea unei forțe de propulsie în jos, similară unei rachete, utilizând aerul pentru mișcare, fie prin acționarea unor pale atașate, zburând ca un elicopter prin rotirea palelor cu ajutorul undelor sonore. nn
Potențial pentru aplicații medicale și manipulare de obiecte
Această tehnologie oferă un avantaj major față de metodele tradiționale de generare a forței, permițând crearea de dispozitive la dimensiuni extrem de mici. Motoarele convenționale au o limită fizică de miniaturizare din cauza componentelor necesare. Rezonatoarele, fiind simple cavități goale, nu impun o astfel de limitare dimensională.nn
Cercetătorii sugerează că același principiu ar putea fi folosit pentru a roti și manipula cu precizie obiecte mici în aer, fără contact fizic. De asemenea, ar putea sta la baza unor suprafețe moi și flexibile, capabile să se îndoaie sau să-și schimbe forma la comandă prin expunerea la anumite frecvențe sonore. Aplicațiile potențiale includ domeniul biomedical, precum crearea de stenturi cardiace inteligente.nn
Acest studiu reprezintă un punct de plecare pentru dezvoltări viitoare. „Cred că această lucrare este importantă în sensul că am prezentat principiile de proiectare”, a afirmat Sakar, adăugând că cercetările ulterioare s-ar putea concentra pe proiecte cu aplicații concrete, sisteme de control și navigație.
Sursa: Digi24
