Компактные летательные аппараты размером с насекомых являются полезными инструментами для связи, изучения окружающей среды и исследования замкнутых пространств. Однако развитие этого направления робототехники сдерживается отсутствием соответствующих аккумуляторов с высокой плотностью энергии, что ограничивает продолжительность полета микродронов. Беспроводная передача энергии с использованием радиочастотных электромагнитных волн позволит расширить сферу использования малых БПЛА.
Созданный инженерами Toyota дрон представляет собой летательный аппарат, получающий энергию от радиочастотных волн и передвигающийся при помощи взмахов крыльев. Масса устройства составляет всего 1,8 грамма, что делает его самым малым в мире аппаратом с высокочастотным двигателем. Дрон-насекомое от Toyota не имеет аккумуляторов, а крылья приводятся в движение пьезоэлектрическим приводом, «питающимся» от дипольной антенны 5 ГГц.
Один из ведущих разработчиков Toyota Central R&D Labs Такаши Одзаки отмечает, что генерация высокоэффективных взмахов реализована при помощи монокристаллического пьезоэлектрического материала и кинетической схемы, аналогичной естественной, имеющейся у насекомых. «Крылья» механического насекомого обращены друг к другу. Всего в дроне используется три пары таких крыльев. Исследователь заявил, что соотношение мощности и массы устройства сопоставимы с природными характеристиками у насекомых.
Еще одной проблемой для сверхмалых дронов становится избыточное тепло, генерируемое движущимися элементами конструкции. Решить эту проблему инженеры смогли путем оптимизации конструкции, разнеся выделяющие тепло узлы на предельно допустимое расстояние.
Повысить эффективность полета дрона-насекомого также позволило использование радиочастотного приемника энергии с удельной мощностью, значительно (в 4 раза) превосходящей стандартную литий-полимерную батарею с такой же массой (4900 Вт/кг). Передача энергии радиочастотной волной позволило генерировать мощность свыше 1 Вт. Тестирование показало, что крошечный робот способен совершать плавные взлеты и посадки, а также маневрировать в воздухе без использования стандартных аккумуляторов и приводов.
