ربات‌های متداول امروزی، اکثرا به آهستگی حرکت می‌کنند و سنگین و ضعیف هستند، اما آن چه محصول طبیعت است سبک، سریع و قوی عمل می‌کند.

مهندسان دانشگاه «برکلی» با الهام از آیرودینامیک زیبای پرواز حشرات، در یک همکاری با مرکز تحقیقاتی فناوری اطلاعات، موفق به ساخت یک بال بسیار کوچک شده‌اند که قادر است بال‌ بزند و نیروی برآ تولید کند.

این طراحی به منظور ساخت یک ربات پرنده با وزنی کمتر از یک گیره کاغذ انجام شده تا بتواند در عملیات جستجو، نجات، مشاهده و شناسایی مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از اجرای پروژه MFI ایجاد یک وسیله پرنده بسیار کوچک با دهانه بال 25 میلی‌متر است که قادر به انجام پرواز خودگردان مستقل ‌باشد. اصل کلی در طراحی پروژه MFI تقلید از پدیده‌های زیستی است که از این طریق بتوان نمونه‌هایی استثنایی از پرواز واقعی را تحقق بخشید.

دلیل کارآیی بالای پرواز این وسیله پرنده نیروهای بزرگ تولید شده توسط آیرودینامیک غیرپایدار است. در این پروژه، جریان‌های آیرودینامیک ناپایدار از روی مشاهدات تجربی حشرات واقعی و مدل‌های مشابه آنها تقلید شده است.

این وسیله پرنده شامل دو سیستم بال است که با یک موتور سه مرحله‌ای به حرکت در می‌آید و می‌تواند همانند یک مگس حرکت کند. استرین‌گیج‌ها نیروهای آنی وارد بر بال را اندازه‌گیری می‌کنند و تمام نیروهای وارده در یک سیکل را می‌توان برای تخمین زدن نیروهای خالص تولید شده در پرواز محاسبه کرد.

نسبت توان به وزن موتور این وسیله پرنده بسیار بزرگ است و سیستم کنترل سریع آن دارای حسگرهای بینایی و اینرسی است.

فرکانس نوسانات بال این ربات پرنده، مشابه نوسانات بال یک مگس، برابر 220 هرتز در هواست.

دیکینسون و همکارانش با کمک دستگاه‌ها و تجهیزات این ربات پرنده، سه مکانیزم آیرودینامیکی موجود در حشرات را تشخیص دادند که عبارتند از به تأخیرانداختن واماندگی و جدایی جریان از روی بال و گردش چرخشی جریان.

دیکینسون موفق شد تا بهترین مسیر حرکت بال را بیابد که حداکثر نیرویی حدود چهار برابر بزرگ‌تر از وزن حشره را تولید می‌کند.

با توجه به اینکه نیروی برآی ایجاد شده توسط این نوع بال‌زدن، چرخشی است، در زمان‌های مساوی حرکت ضربه‌ای انتهای بال می‌تواند نیروی برآی خالص را از مثبت به منفی تغییر دهد.

مکانیزم کلیدی دیگر، نیروی قابل‌ملاحظه‌ای است که در اثر جدایش ناشی از حرکت ضربه‌ای بال در ابتدا و انتهای آن ایجاد می‌شود. با به‌کارگیری موارد فوق، در حرکت بال این وسیله پرنده، به این نتیجه رسیدند که حرکت سریع 90 درجه بال برای ایجاد برآی اضافی ضرورت دارد. پرواز حشرات در مقیاس سانتی‌متر به نوسانات بزرگ بال و زوایای گردش بزرگ بال نیاز دارد. به عنوان مثال، مگس دارای حرکت بال 160 درجه‌ای در امتداد طولی بال است که با چرخش 90 درجه‌ای بال ترکیب می‌شود.

بدنه حشرات ترکیب پیچیده‌ای از اتصالات و بادامکهاست که هنوز کاملاً شناخته‌شده نیست و به نظر می‌رسد که شبیه‌سازی آن بسیار پیچیده است.

در این زمینه، طراحی الکترومکانیکی بدنه، رقابت‌های خوبی را ایجاد کرده است.

تحلیل‌ها به ما نشان می‌دهد که عمل‌کننده‌های پیزوالکتریک و سازه‌های انعطاف‌پذیر موجود در بدنه این وسیله پرنده توان مورد نیاز و حرکت مناسب بال را تولید می‌کنند. همچنین، نیروی مورد نیاز تولیدشده از باتری‌های لیتیوم که از طریق سلول‌های خورشیدی شارژ می‌شوند هم قابل تولید و ذخیره است.

به گزارش ایسنا از پژوهشگاه هوافضا، پروژه MFI در سال 1998 میلادی آغاز شد. در سه سال اول، تمرکز پژوهش‌ها بر روی درک آیرودینامیک پرواز حشرات و آنالیز آن، طراحی و ساخت عمل کننده‌های MFI و بال و بدنه آن قرار داشت. در آگوست 2001، مدل MFI با یک بال نمایش داده شد.

در سپتامبر 2002، کار را به جای استفاده از فولاد ضد زنگ تاشو به فیبرهای کربن تغییر داد. در مارس 2003، بر روی کاهش وزن MFI، افزایش توان عمل‌ کننده‌ها و افزایش مقاومت قاب و بهینه‌سازی کنترل بال‌ها کار شد و در مارس 2004، به صورت نهایی آن تبدیل شد.