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很多人都会好奇,科学家研究些昆虫习性,并制造出微信的昆虫机器人是干什么的,给孩子当玩具吗?其实,这些个动物机器人可是大有用处,它们可是在搜索、救援等危险领域有着非常大的潜力。
然而,这些机器人在电源、传感器、控制和微观稳定性方面存在问题。南加州大学的研究人员正在从昆虫中汲取灵感,开发蜜蜂+机器人来解决稳定性问题。
蜜蜂?不过我觉得它更像一只蚊子,呵呵,其实他只是一个有着四个翅膀的微型机器人。
昆虫状飞行微型机器人已经出现在人们的视野中很久了。例如,2007年由美国国防部高级研究计划署资助的机器人苍蝇只能上下浮动。
2008年,仅重3克的Delfly Micro被《吉尼斯世界纪录大全》宣布为“世界上最小的配备相机的飞行器”。哈佛大学开发的80毫克的机器人在2013年第一次飞行时,delflymicro看起来就像装了砖头的信天翁。
在本月提交给IEEE机器人和自动化信函的Bee+项目中,南加州大学研究团队对机器蜜蜂的格式进行了扩展。
哈佛大学的机器人因为只有一对翅膀而限制了它的机动性,这使得飞行控制变得困难,飞行稳定性也有些波动。有了一对机翼(每个机翼由一个微小的25毫克的压电驱动器控制),机器人的操作员可以控制滚转、俯仰和推动,但不会使机器人偏离航线。
南加州大学的研究小组观察到,为了能够增加偏航控制,蜜蜂+确实需要四个翅膀,就像真正的昆虫一样,但这有可能增加机器人的重量。机器人身上的执行器已经占到了80毫克总量的50毫克,再加上两个会使这个微型机器人太重而不能飞行。
所以,南加州大学的团队制造了更轻、更好的执行器。哈佛RoboBee使用的是由三层组成的双模驱动器。两个外层压电层通过信号交替收缩,这反过来又使内层前后弯曲,从而像昆虫的翅膀一样拍打它。
相反,南加州大学的团队创造了unimorph执行器。这些装置只使用了一条压电材料就可以使得无源层来回移动。由此带来的飞行控制改进意味着Bee+能够沿着一条路径飞行并避开障碍物,因为这些unimorph执行器更简单,它们的制造成本也更低。
事实上,unimorph执行器的重量只有双形态版本的一半,这意味着即使有四个33毫米长的翅膀,Bee+的重量也只有95毫克。而且由于整个机器人的负载分布在四个翅膀上,而不是两个,Bee+的耐用性和预期寿命预计将远远超过其他两翼机器人。
殊不知,小型飞行器的创新之路依然是非常艰辛的。Bee+的净重是大黄蜂的10倍上下,机载电原和微电路的难题依然必须处理,必须很多不一样课程的大招。
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