要約
風を利用して種や葉のように落ちてくるマイクロフライヤーを分散させることは、大規模なセンサーの展開を自動化するのに役立ちます。
ここでは、空中で形状を変えて飛散距離を変えることができるバッテリー不要のマイクロフライヤーを紹介します。
私たちは、双安定のリーフアウト構造を使用して折り紙マイクロフライヤーを設計し、重要な特性を発見しました。それは、これらの折り紙構造の形状の単純な変化が、2 つの劇的に異なる落下挙動を引き起こすということです。
広げられて平らになると、マイクロフライヤーは転倒動作を示し、風による横方向の変位が増加します。
内側に折りたたむと向きが安定し、風の影響を受けにくい下向き降下になります。
これら 2 つの形状の間を電子的に移行するために、太陽電池から電力を供給しながら 25 ミリ秒以内に最大 200 ミリニュートンのピーク力を生成する低電力電磁アクチュエーターを設計しました。
私たちは、プログラム可能なマイクロコントローラー、Bluetooth ラジオ、太陽光発電回路、高度を推定するための圧力センサー、および温度センサーを含む回路を、折り畳まれた折り紙構造上に直接作成しました。
屋外での評価では、当社の 414 ミリグラムの折り紙マイクロフライヤーは、空中で電子的に形状を変化させ、微風で最大 98 メートルまで移動し、太陽から集めた電力のみを使用して、Bluetooth を介して最大 60 メートル離れた場所までデータを無線送信できることが示されています。
要約(オリジナル)
Using wind to disperse microfliers that fall like seeds and leaves can help automate large-scale sensor deployments. Here, we present battery-free microfliers that can change shape in mid-air to vary their dispersal distance. We design origami microfliers using bi-stable leaf-out structures and uncover an important property: a simple change in the shape of these origami structures causes two dramatically different falling behaviors. When unfolded and flat, the microfliers exhibit a tumbling behavior that increases lateral displacement in the wind. When folded inward, their orientation is stabilized, resulting in a downward descent that is less influenced by wind. To electronically transition between these two shapes, we designed a low-power electromagnetic actuator that produces peak forces of up to 200 millinewtons within 25 milliseconds while powered by solar cells. We fabricated a circuit directly on the folded origami structure that includes a programmable microcontroller, Bluetooth radio, solar power harvesting circuit, a pressure sensor to estimate altitude and a temperature sensor. Outdoor evaluations show that our 414 milligram origami microfliers are able to electronically change their shape mid-air, travel up to 98 meters in a light breeze, and wirelessly transmit data via Bluetooth up to 60 meters away, using only power collected from the sun.
arxiv情報
| 著者 | Kyle Johnson,Vicente Arroyos,Amélie Ferran,Tilboon Elberier,Raul Villanueva,Dennis Yin,Alberto Aliseda,Sawyer Fuller,Vikram Iyer,Shyamnath Gollakota |
| 発行日 | 2023-09-13 05:00:47+00:00 |
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