这款昆虫型机器人充满电后可振翅飞行 1 公里

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普通家蝇或果蝇在飞行时的灵巧身姿足以让所有无人机和飞行机器人感到汗颜,但以这些昆虫为灵感设计的飞行设备正开始迎头赶上。研究人员研发了一款新的四翼型扑翼机器人,它不仅成功模仿了果蝇超级灵巧的飞行方式,而且可以在充满一次电后飞行长达 1 公里。

来自荷兰 代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的机器人研究人员希望创建一个飞行平台,用以模仿昆虫飞行的方式并对相关理论加以验证,不过他们不打算给机器人安上系绳或螺旋桨那样的推进器。

这不仅仅是因为他们想要打造出一款很酷的机器人:昆虫对阵风或迫近手掌这些事物做出反应的方式展示了令人难以置信的反应时间和控制反馈,而这些能够为无人机乃至小型飞机等自动飞行器的设计提供借鉴。如果你的喷气式飞机能够自动平稳地躲避闪电,岂非妙哉!

麻烦在于,当飞行器比昆虫大得多时,由于质量和阻力等方面的差异,这种飞行方式并不总能奏效。正如研究人员在其 登上《科学》杂志封面 的论文中所说的:

由于严格的重量和尺寸限制所带来的技术挑战,大多数现有设计的飞行性能无法匹敌现实中对应的飞行动物;这些设计缺乏必要的敏捷性和足够的动力来起飞,或者没有足够的能量飞行超过 1 分钟。

不仅如此,Robobee 那样的小型机器人需要系绳来提供电力,其他小型扑翼机器人则需要手动引航。这样行不通!因此,这支研究团队并没有盲目地模仿单一动物的生物学特征,而是聚焦于在一个现实的范围内做出类似的飞行动作。

他们打造的四翼机器人 DelFly Nimble 没有任何系绳,设计新颖却行之有效。这款机器人的飞行速度可达每秒 7 米,约合每小时 15 英里,可以悬停在原地或是做出俯冲和翻滚之类的极限动作。利用连续输出推力的转子来做到这些可不是一件轻松的事情,更不用说还要协调机翼的运动了。你可以在 这段视频 中看到 DelFly Nimble 的更多特技表演。

也许最令人惊奇的是它的续航里程,这款机器人充满电后可以飞行 1 公里。想来军事项目研发主管听到这样的规格后会很高兴。

不过,DelFly Nimble 已经在生成有趣的科学数据,正如该项目首席研究员马特尔·卡拉塞克(Matěj Karásek)解释的那样:

与动物实验相反,我们完全控制着机器人“大脑”中所发生的事情。这让我们得以识别和描述一种新的被动空气动力学机制,该机制能够帮助苍蝇乃至其他一些飞行动物在进行快速倾斜转弯时控制方向。

DelFly Nimble 的开发工作仍在继续,毫无疑问,生物学家和情报机构会对这些来自荷兰的发明家产生浓厚兴趣。

图片来源: 代尔夫特理工大学

翻译: 王灿均(@何无鱼

This insect-inspired robot can fly a kilometer on a charge with its flappy wings