En stängd dörr är bara ett av många hinder som inte utgör något hinder för en ny typ av flygning, mikro, dragrobot som kallas FlyCroTug. Utrustad med avancerad greppteknik och förmågan att flytta och dra på föremål runt den, två FlyCroTugs kan tillsammans lasso dörrhandtaget och öppna dörren.

Utvecklad i labbet av Mark Cutkosky, Fletcher Jones ordförande vid School of Engineering vid Stanford University, och Dario Floreano vid École Polytechnique Fédérale de Lausanne i Schweiz, FlyCroTugs är mikroluftfordon som forskarna har modifierat så att fordonen kan förankra sig på olika ytor med hjälp av lim inspirerade av geckos- och insektsfötter, tidigare utvecklad i Cutkoskys labb.

Med dessa fästmekanismer, FlyCroTugs kan dra föremål upp till 40 gånger deras vikt, som dörrhandtag i ett scenario, eller kameror och vattenflaskor i en räddningssituation. Liknande fordon kan bara lyfta föremål ungefär två gånger sin egen vikt med hjälp av aerodynamiska krafter.

"När du är en liten robot, världen är full av stora hinder, sade Matthew Estrada, en doktorand vid Stanford och huvudförfattare till en artikel om FlyCroTugs, publicerad 25 oktober in Vetenskapsrobotik . "Att kombinera de aerodynamiska krafterna från vårt flygfordon tillsammans med interaktionskrafter som vi genererar med fästmekanismerna resulterade i något som var väldigt mobilt, mycket kraftfull och mikro också."

Forskarna säger att FlyCroTugs liten storlek betyder att de kan navigera genom ombonade utrymmen och ganska nära människor, vilket gör dem användbara för sök och räddning. Håller hårt mot ytor när de drar, de små robotarna kan eventuellt flytta skräp eller placera en kamera för att utvärdera ett förrädiskt område.

Att ta en signal från naturen

Som med de flesta projekt i Cutkoskys labb, FlyCroTugs var inspirerade av naturen. I hopp om att ha ett flygfordon som var snabbt, liten och mycket manövrerbar men kan också flytta stora laster, forskarna tittade på getingar.

"Getingar kan flyga snabbt till en bit mat, och sedan om saken är för tung att ta av med, de släpar den längs marken. Så det här var typ den första inspirationen för vårt tillvägagångssätt, sade Cutkosky, som är medförfattare till tidningen.

Forskarna läste studier om fångst och transport av getingbytesdjur, som identifierar förhållandet mellan flygrelaterad muskelmassa och total massa som avgör om en geting flyger med sitt byte eller drar det. De följde också getingens ledning genom att ha olika fästmöjligheter beroende på var FlyCroTugs landar.

För släta ytor, robotarna har geckogripare, icke-klibbiga lim som efterliknar en geckos invecklade tåstrukturer och håller fast genom att skapa intermolekylära krafter mellan limmet och ytan. För grova ytor, dessa robotar är utrustade med 32 mikroryggar, en serie fiskkrokliknande metallryggar som individuellt kan haka fast i små gropar i en yta.

Varje FlyCroTug har en vinsch med en kabel och antingen mikroryggar eller gecko-lim för att dra. Utöver de fasta funktionerna är de annars mycket modifierbara. Placeringen av gripdonen kan variera beroende på ytan där de kommer att landa, och forskarna kan också lägga till delar för markbaserad rörelse, såsom hjul. Att få alla dessa funktioner på ett litet flygfordon med dubbelt så stor vikt som en golfboll var ingen liten bedrift, enligt forskarna.

"Människor tenderar att tänka på drönare som maskiner som flyger och observerar världen, men flygande insekter gör många andra saker – som att gå, klättrande, gripande, byggnad – och sociala insekter kan till och med samarbeta för att föröka krafter, sa Floreano, som var senior författare på tidningen. "Med detta arbete, Vi visar att små drönare som kan förankra sig i miljön och samarbeta med andra drönare kan utföra uppgifter som vanligtvis tilldelas humanoida robotar eller mycket större maskiner."

Interagerar med världen

Drönare och andra små flygande robotar kan tyckas vara på modet nu för tiden, men FlyCroTugs – med sin förmåga att navigera till avlägsna platser, ankare och dra — faller in i en mer specifik nisch, enligt Cutkosky.

"Det finns många laboratorier runt om i världen som börjar arbeta med små drönare eller flygfordon, men om du tittar på de som också tänker på hur dessa små fordon kan interagera fysiskt med världen, det är en mycket mindre uppsättning, " han sa.

Forskarna kan framgångsrikt öppna en dörr med två FlyCroTugs. De hade också en fluga ovanpå en sönderfallande struktur och dra upp en kamera för att se inuti. Nästa, de hoppas kunna arbeta med autonom kontroll och logistiken att flyga flera fordon samtidigt.

"Verktygen för att skapa sådana här fordon blir mer tillgängliga, ", sa Estrada. "Jag är exalterad över möjligheten att alltmer införliva dessa fästmekanismer i designerns verktygsbälte, gör det möjligt för robotar att dra fördel av interaktionskrafter med sin omgivning och sätta dessa till användbara mål."