這款昆蟲型機器人充滿電後可振翅飛行1公里
普通家蠅或果蠅在飛行時的靈巧身姿足以讓所有無人機和飛行機器人感到汗顏,但以這些昆蟲為靈感設計的飛行設備正開始迎頭趕上。研究人員研發了一款新的四翼型撲翼機器人,它不僅成功模仿了果蠅超級靈巧的飛行方式,而且可以在充滿一次電後飛行長達1公里。
來自荷蘭
代爾夫特理工大學
(Delft University of Technology)的機器人研究人員希望創建一個飛行平台,用以模仿昆蟲飛行的方式並對相關理論加以驗證,不過他們不打算給機器人安上繫繩或螺旋槳那樣的推進器。
這不僅僅是因為他們想要打造出一款很酷的機器人:昆蟲對陣風或迫近手掌這些事物做出反應的方式展示了令人難以置信的反應時間和控制反饋,而這些能夠為無人機乃至小型飛機等自動飛行器的設計提供借鑒。如果你的噴氣式飛機能夠自動平穩地躲避閃電,豈非妙哉!
麻煩在於,當飛行器比昆蟲大得多時,由於質量和阻力等方面的差異,這種飛行方式並不總能奏效。正如研究人員在其
登上《科學》雜誌封面
的論文中所說的:
由於嚴格的重量和尺寸限制所帶來的技術挑戰,大多數現有設計的飛行性能無法匹敵現實中對應的飛行動物;這些設計缺乏必要的敏捷性和足夠的動力來起飛,或者沒有足夠的能量飛行超過1分鐘。
不僅如此,
Robobee
那樣的小型機器人需要繫繩來提供電力,其他小型撲翼機器人則需要手動引航。這樣行不通!因此,這支研究團隊並沒有盲目地模仿單一動物的生物學特徵,而是聚焦於在一個現實的範圍內做出類似的飛行動作。
他們打造的四翼機器人DelFly Nimble沒有任何繫繩,設計新穎卻行之有效。這款機器人的飛行速度可達每秒7米,約合每小時15英里,可以懸停在原地或是做出俯衝和翻滾之類的極限動作。利用連續輸出推力的轉子來做到這些可不是一件輕鬆的事情,更不用說還要協調機翼的運動了。
也許最令人驚奇的是它的續航里程,這款機器人充滿電後可以飛行1公里。想來軍事項目研發主管聽到這樣的規格後會很高興。
不過,DelFly Nimble已經在生成有趣的科學數據,正如該項目首席研究員馬特爾·卡拉塞克(Matěj Karásek)解釋的那樣:
與動物實驗相反,我們完全控制著機器人「大腦」中所發生的事情。這讓我們得以識別和描述一種新的被動空氣動力學機制,該機制能夠幫助蒼蠅乃至其他一些飛行動物在進行快速傾斜轉彎時控制方向。
DelFly Nimble的開發工作仍在繼續,毫無疑問,生物學家和情報機構會對這些來自荷蘭的發明家產生濃厚興趣。
圖片來源: 代爾夫特理工大學
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