Wetenschappers hebben extreem kleine vliegende robots ontwikkeld die geen motor of batterij nodig hebben. In plaats daarvan worden de robots aangedreven door geluidsgolven.
Wie een robot zo klein mogelijk wil maken, loopt al snel tegen een praktisch probleem aan. Een motor en batterij nemen nu eenmaal ruimte in en voegen gewicht toe. Juist die onderdelen bepalen daardoor hoe klein een robot uiteindelijk kan worden.
Onderzoekers zoeken daarom naar manieren om robots zonder traditionele motoren en batterijen aan te drijven. Eerder beschreven we bijvoorbeeld al een drone die met behulp van magneten kon vliegen. Zwitserse wetenschappers hebben nu een andere oplossing gevonden: geluidsgolven.
In het vakblad Science Advances beschrijven de onderzoekers hoe ze gebruikmaken van een natuurkundig verschijnsel dat bekendstaat als Helmholtz-resonantie.
Het principe van een flesje Helmholtz-resonantie klinkt ingewikkeld, maar het principe is waarschijnlijk herkenbaar. Blaas maar eens over de opening van een leeg of bijna leeg flesje. Je hoort dan een lage, eentonige toon.
Door het blazen gaat de lucht in en rond de hals van het flesje trillen. De lucht in het flesje gedraagt zich daarbij als een soort veer. Daardoor worden de trillingen versterkt en ontstaat een geluidsgolf.
De onderzoekers hebben dit principe verkleind en toegepast in hun robots. In de minuscule machines zitten kleine holtes die als resonatoren werken. Wanneer geluidsgolven de lucht in zo’n holte laten trillen, wordt de lucht door de smalle opening naar buiten geduwd.
De luchtstroom die naar buiten komt, is geconcentreerd, terwijl de lucht die weer naar binnen stroomt veel verspreider is. Dat verschil zorgt voor een kleine maar bruikbare stuwkracht. Daarmee kunnen de onderzoekers hun robots laten bewegen.
Eerst varen, daarna vliegen Om te testen of hun principe werkte, bouwden de wetenschappers eerst kleine bootjes van ongeveer 5 centimeter lang. Elk bootje kreeg drie resonatoren die op verschillende geluidsfrequenties reageerden en bovendien in verschillende richtingen waren geplaatst.
Door de frequentie van het geluid van een nabijgelegen speaker aan te passen, konden de onderzoekers de bootjes verschillende kanten op laten bewegen: naar links, naar rechts of rechtdoor.
Daarna gingen ze een stap verder en bouwden ze twee vliegende robots. Die waren slechts enkele millimeters groot.
De eerste robot gebruikte een resonator om lucht naar beneden te sturen. De daardoor ontstane stuwkracht duwde het apparaat omhoog, vergelijkbaar met het principe van een raket.
De tweede robot werkte anders. Deze had rotorbladen met resonatoren erop en bewoog daardoor als een soort miniatuurhelikopter. De rotorbladen draaiden daarbij met maar liefst 13.000 omwentelingen per minuut.
De zeer kleine vliegende robots. (Beeld: 2026 EPFL/MICROBS/CC-BY-SA 4.0.)
Nog kleiner mogelijk De minuscule vliegmachines worden aangedreven door ultrasone geluidsgolven. Die frequenties liggen boven het bereik van het menselijk gehoor en zijn dus niet hoorbaar.
Volgens de onderzoekers is het bovendien mogelijk om de robots in de toekomst nog kleiner te maken. De huidige experimenten zijn vooral bedoeld als demonstratie dat geluidsgolven kunnen worden gebruikt als aandrijving voor extreem kleine robots.
Hoe praktisch deze technologie uiteindelijk wordt, moet nog blijken. De onderzoekers zien wel verschillende mogelijke toepassingen. Zo zouden zulke kleine robots kunnen worden ingezet om metingen uit te voeren of moeilijk bereikbare plekken te inspecteren.
Ook medische toepassingen behoren tot de mogelijkheden. In de toekomst zouden extreem kleine robots bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt op plekken waar grotere apparaten simpelweg niet kunnen komen.
Artikel delen
Meer nieuws over Onderzoek - ontwikkeling en innovatie
We gebruiken cookies om ervoor te zorgen dat onze site zo soepel mogelijk draait. Als je doorgaat met het gebruiken van deze site, gaan we ervan uit dat je ermee instemt.
