イオンを動力源とするエンジンは現在、太陽系の外側に衛星を搭載していますが、地球上では、この未来的な推進力が小型ロボットに動力を与える可能性があります。
カリフォルニア大学バークレー校の工学部の学生であるダニエル・ドリューは、自分が子供の頃に食べた空想科学小説からミニチュアロボットを研究することに触発されたことに気付きました。
昆虫に触発されたミニチュアロボットは、いつかは災害後の生存者のために限られたスペースを検索し、空気の質を監視し、地域から一掃された実際の昆虫の受粉者としてさえ埋めるために使用できます。
「地球上のあらゆる昆虫の感覚入力を活用できる世界を想像してみてください」とドリューは言いました。 「それは私たちが得ることができる一種の高解像度データです。」
しかし、これらのバイオインスピレーションを受けたプロトタイプが機能する可能性が高いように思えたので、実際のインスピレーションが直面していなかった問題、つまりエネルギーに遭遇したとドリューは言いました。 昆虫とは異なり、小型ロボットには動力源が必要であり、通常は何らかのバッテリーを意味します。 しかし、バッテリーは非常に小さくなり、マイクロロボットにもっと強力なバッテリーを搭載すると、ロボット全体が大きくなり、目的に反することになります。
ドリューは、しかし、彼の顧問は、ヴィンテージの解決策がこの現代のジレンマ、イオン推進機を解決するかもしれないと思ったと言った。 ロケットの先駆者であるロバートゴダードの実験にさかのぼり、これらのエンジンは、乾燥機からくっついた靴下を引っ張ったほとんどの人になじみのある単純な静電効果を利用します。 本質的に、イオン推進は、ある種のガスで満たされたチャンバーに電子を発射することにより機能します。 それがガスの原子に当たると、その電子は原子から電子をノックし、正に帯電させます。 チャンバーの端近くの負に帯電したグリッドは、その原子をスラスタから引き出します。 その原子がスラスターから飛び出す力が、その船を前進させます。
ただし、その力は原子と同じくらい小さく、イオンスラスタは、燃料またはバッテリ駆動のエンジンの出力と比べて見劣りします。 イオンスラスタをスケールアップしてスターウォーズのエンジンのようにしたり、ホバーボードで動作させたりする試みは、その力がいかに弱いかによって失敗しました。 イオンエンジンは宇宙の真空に追いやられており、それを使用する衛星は空気から抵抗せず、速度よりも効率が重要です。
しかし、ドリューは、マクロスケールでのすべての欠点について、イオンスラスタがマイクロスケールで驚異的に機能する可能性があることに気付きました。
彼はイオンスラスタの小規模バージョンを設計し、それらを小型ロボットに統合する作業を開始しました。 これらの「イオノクラフト」は約0.5インチの正方形で、テザーを介して飛行します。 将来のバージョンでは、小型のオンボードバッテリーを使用して最大10分間の飛行が可能になる可能性があります。 彼は先月、カナダのモントリオールで開催された会議でロボットの1つを実演しました。 現在、船を操縦することはできませんが、ドリューと彼のチームはその高度を制御することができ、4つのエンジンを備えた基本的なクワッドコプターに似ています、と彼は言います。 ドリューは、可動部品がなく静かな推進力があるため、見物人はイオノクラフトを「不気味」で「UFOのようなもの」と表現していると言います。
ドリューは現在、マイクロロボットの推力を向上させて、より速く、より強力に動かすようにしています。また、これらのイオノクラフトがいつ操縦されるか、これらのデバイスが日常生活に入るときに人間が心理的にどのように対話するかについても考えています。 彼は、人間と、遭遇する可能性のあるこれらのマイクロロボットの群れとをペアにするVRシミュレーションを想定しています。
「マイクロロボットはとても若い分野です」とドリューは言いました。 「進歩を遂げるには、あらゆる側面を押し進める必要があります。」
この記事の以前のバージョンでは、イオノクラフトはバッテリー経由で飛行すると誤って述べていました。 現在、航空機は電源につながれていますが、将来のバージョンではバッテリー電源を使用する可能性があります。 Smithsonian.comはエラーを後悔しています。
