Senzory inšpirované púpavami môžu byť rozptýlené vetrom
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 17. 3. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci si predstavujú budúcnosť, v ktorej budú stovky takýchto senzorov rozmiestnené v lesoch alebo na farmách na rozsiahle monitorovanie životného prostredia, a preto vyvinuli dostatočne ľahké a kompaktné senzorové platformy, aby ich mohli drony zhadzovať po stovkách a potom ich rozptýliť ako semienka púpavy vo vetre, aby samé účinne vytvorili rozsiahle siete.
Hoci senzory tohto druhu majú vzrušujúci potenciál, ich rozmiestnenie na veľkých plochách by v súčasnosti vyžadovalo veľa dôkladnej a časovo náročnej manuálnej práce pri umiestňovaní jednotlivých senzorov. Vedci z Washingtonskej univerzity preto prišli s efektívnym spôsobom, ktorý sa začína starostlivo premysleným dizajnom inšpirovaným spôsobom, akým púpavy roznášajú svoje semená pomocou vetra. Tím sa prepracoval cez 75 návrhov vymodelovaných podľa týchto semien, kým sa dostal k finálnemu návrhu, ktorý si ešte vyžiadal niekoľko úprav.
„Štruktúra semien púpavy funguje tak, že majú centrálny bod a z neho trčiace malé štetinky, ktoré spomaľujú ich pád,“ povedal spoluautor štúdie Vikram Iyer. „Na vytvorenie základného návrhu našich štruktúr sme použili 2D projekciu. Keď sme pridali váhu, naše štetiny sa začali ohýbať dovnútra. Pridali sme prstencovú štruktúru, aby bola tuhšia a zaberala väčšiu plochu, ktorá ju pomôže spomaliť“.
Od ťažkých batérií sa upustilo v prospech malých solárnych panelov na napájanie integrovanej elektroniky, ktorá obsahuje kondenzátor na ukladanie náboja po západe slnka a opätovné spustenie senzora na druhý deň ráno. Hoci vďaka konštrukcii bez batérií je platforma ľahká, stále je približne 30-krát ťažšia ako jedno miligramové semienko púpavy. Experimenty tímu však ukázali, že je dostatočne ľahká na to, aby pri miernom vetre prekonala dĺžku futbalového ihriska po tom, ako ju zhodí dron.
„Ukázali sme, že na vytvorenie maličkých vecí môžete použiť hotové komponenty,“ povedal vedúci autor Shyam Gollakota. „Náš prototyp naznačuje, že by ste mohli použiť dron na vypustenie tisícov týchto zariadení pri jednom lete. Všetky budú nesené vetrom trochu inak a v podstate môžete vytvoriť sieť až 1 000 zariadení. To je úžasné a transformačné pre oblasť rozmiestňovania senzorov, pretože v súčasnosti by ručné rozmiestnenie takéhoto množstva senzorov mohlo trvať mesiace“.
Každá z malých platforiem tímu môže na zemi umiestniť až štyri senzory, ktoré merajú teplotu, svetlo, vlhkosť a tlak a prenášajú údaje zo vzdialenosti až 60 m. Vďaka konštrukcii pristávajú so solárnymi panelmi otočenými nahor 95 percent času a výskumníci zistili, že zmena ich tvaru tak mierne mení spôsob, akým sa pohybujú vo vetre, čím sa zabezpečuje ich rozmiestnenie na rôznych miestach.
„Napodobňuje to biológiu, kde je variácia vlastne vlastnosťou, a nie chybou,“ povedal spoluautor Thomas Daniel. „Rastliny nemôžu zaručiť, že tam, kde vyrástli tento rok, budú rásť dobre aj budúci rok, takže majú niektoré semená, ktoré môžu cestovať ďalej, aby sa poistili“.
Vedci už majú niekoľko nápadov, ako vylepšiť tento počiatočný dizajn, pričom medzi úvahami je aj práca na biologicky rozložiteľných verziách, aby sa predišlo problému s rozptyľovaním elektronického odpadu.
Tím hovorí, že toto je len prvý krok výskumu a teraz sa môžu skúmať ďalšie smery, ako je napríklad vývoj väčších rozmiestnení, vytvorením zariadení, ktoré môžu meniť tvar pri páde, alebo dokonca pridaním väčšej mobility, aby sa zariadenia mohli po dopade na zem pohybovať a priblížiť sa k oblasti záujmu.
Výskum bol uverejnený v magazíne Nature.
