MIT-ingenieurs ontwerpen supersnelle microrobot voor de toekomst (video)

Onderzoekers van MIT hebben een doorbraak bereikt met een vliegende microrobot die de snelheid en behendigheid van een hommel benadert. Dit kleine apparaat, niet groter dan een paperclip, opent deuren naar toepassingen zoals reddingsoperaties na aardbevingen, waarbij het door nauwe ruimtes kan navigeren waar grotere robots niet komen.

Een nieuwe microrobot met ongekende snelheid

Het team van MIT heeft een microrobot ontwikkeld die niet alleen klein is, maar ook uitzonderlijk snel en wendbaar. In tegenstelling tot eerdere modellen die traag en voorspelbaar vlogen, kan dit nieuwe ontwerp complexe vluchtpatronen volgen. Denk hierbij aan continue salto’s en scherpe bochten, vergelijkbaar met de bewegingen van echte insecten.

De onderzoekers, onder leiding van Kevin Chen van de afdeling Electrical Engineering and Computer Science, hebben een innovatieve aanpak gebruikt. Met een op AI gebaseerde controller wist het team de snelheid van de microrobot met 450 procent te verhogen. Ook de versnelling nam met 255 procent toe, een enorme sprong vooruit.

Technologie achter de wendbare vlucht

Het succes van deze microrobot ligt in een tweedelige besturingsstrategie. Eerst ontwikkelde het team een model-predictieve controller die het gedrag van de robot voorspelt en optimale acties berekent. Dit systeem kan ingewikkelde manoeuvres plannen, zoals meerdere salto’s achter elkaar, zonder dat de robot van zijn koers raakt.

Daarnaast werd een AI-model getraind via imitatie-leren, wat zorgt voor efficiënte real-time beslissingen. Dit model fungeert als het brein van de robot en geeft directe commando’s over kracht en draaimoment. Het resultaat is een apparaat dat zelfs onder winderige omstandigheden stabiel blijft.

Prestaties die insecten evenaren

Tijdens tests bleek de microrobot in staat om tien salto’s in slechts elf seconden te maken. Zelfs met windstoten die het van zijn pad dreigden te blazen, bleef het apparaat binnen vier tot vijf centimeter van de geplande route. Dit toont aan hoe robuust het besturingssysteem is.

De robot imiteert ook specifieke insectbewegingen, zoals saccades. Dit zijn snelle, agressieve draaiingen gevolgd door abrupte stops, die insecten helpen om hun omgeving te scannen. Dit soort gedrag kan in de toekomst nuttig zijn als sensoren en camera’s aan boord worden toegevoegd.

Microrobot halverwege naar bredere toepassingen

Hoewel de huidige microrobot indrukwekkende prestaties levert, zijn er nog uitdagingen. Op dit moment wordt de besturing uitgevoerd via een externe computer, wat de zelfstandigheid beperkt. De onderzoekers hopen dit in de toekomst te veranderen door compacte rekenkracht direct in de robot te integreren.

Daarnaast willen ze sensoren toevoegen om botsingen te voorkomen en groepsvluchten mogelijk te maken. Dit zou de microrobot nog geschikter maken voor complexe taken, zoals het zoeken naar overlevenden in puin na een ramp.

Toekomst van de kleine microrobot

De ontwikkelingen van MIT, gedocumenteerd in een recent gepubliceerd onderzoek, laten zien hoe ver de technologie al is gekomen. Het team van Chen en zijn collega’s blijft werken aan verbeteringen. Ze richten zich op het zelfstandig laten vliegen van de robot in open ruimtes, zonder afhankelijk te zijn van externe systemen. Dit zou de praktische inzetbaarheid enorm vergroten.

Experts uit de micro-robotica gemeenschap zijn onder de indruk van deze vooruitgang. Het vermogen om precieze bewegingen uit te voeren, ondanks onvoorspelbare factoren zoals wind of fabricagefouten, is een grote stap. Dit werk laat zien dat kleine robots niet langer achterblijven qua snelheid en behendigheid.

Met financiering van onder meer de National Science Foundation en andere organisaties, blijft het onderzoek doorgaan.