蝙蝠机器人是我们所需要的仿生飞行软性机器人

科技2020-02-25 10:53:30
导读如果你曾经在飞行中看到过蝙蝠,你知道它们的空中杂技有多令人印象深刻-如此令人印象深刻,以至于我们还没有成功地模仿四足运动或鸟类飞行

如果你曾经在飞行中看到过蝙蝠,你知道它们的空中杂技有多令人印象深刻-如此令人印象深刻,以至于我们还没有成功地模仿四足运动或鸟类飞行的方式。这个令人印象深刻的新飞行机器人是迄今为止最好的尝试,尽管它离真实事物的“无与伦比的敏捷性”还有很长的路要走。

襟翼而不是转子的软机器人可能比传统无人机更安全、更便宜、更敏捷,或者至少研究人员是这样认为的。

创造性命名的“巴特波特”来自加州理工学院和伊利诺伊大学香槟分校的机器人专家。它并不是第一个模仿蝙蝠生物学来追求狂想狂的人,但许多新技术把它放在了狼群的头上,或者说是殖民地。

一个进步是机器人翅膀的骨骼结构。蝙蝠在翅膀上有40个关节,允许对从角度到翅膀膜的刚性的所有东西进行非凡的控制。“可以说,蝙蝠在动物中有最复杂的动力飞行机制,”这篇文章在导言中写道。然而,试图复制这种复杂性是注定要失败的,因为即使是我们拥有的最好的关节和执行器,也远不如蝙蝠的天然关节和执行器那么强大或轻巧。

“这一思想流派可以导致设计和开发具有多种程度驱动的机器人,而这些机器人根本无法飞行,”该论文继续说。另一方面,消除太多的关节和由此产生的飞行风格是不像流体,优雅的蝙蝠运动。

该团队走的是一条中间道路,只识别最重要的关节和运动,允许他们模仿蝙蝠般的动作,同时将质量控制在100克以下。

“我认为没有必要为机器人增加更多的控制关节,”合著者宋乔·钟在给TechCrunch的一封电子邮件中写道。“我们只需要更强大、更高效的发动机。

另一件使蝙蝠与众不同的事情是,组成它们翅膀的材料是高度变形的,它们利用这一点来发挥它们的优势。任何不像蝙蝠的膜那样伸展和翻滚的人工翅膀都会错过其飞行风格的一个关键特征。因此,研究人员制作了他们自己的基于硅树脂的仿蝙蝠皮肤,厚度仅为56微米,约为人类头发宽度的一半。

在这些和大量的艰苦工作之间,研究进入每一个小蝙蝠飞行模式的微小动作,团队能够重新创造三个动作:直线飞行,银行转弯和俯冲攻击(无论如何,它击中了安全网)。蝙蝠的翅膀拍打达到每秒10次,以12MPH飞行,鸽子超过30MPH。它不能盘旋,但钟建议,如果机器人知道如何栖息或攀附,盘旋并不是真正必要的。

巴特伯特只限于短期飞行,但“我们不想通过把机器人放在外面来失去或破坏我们的机器人,”钟写道。“我们希望这款机器人能在某个地点飞行更长的时间,然后在电线上做一个固定的着陆操作,这样它就可以给电池充电了!”

研究人员设想了蝙蝠般的机器人,重量轻,敏捷,在人类周围执行任务,在那里,更重的无人机与高速旋翼可能不受欢迎:医院,建筑工地,家庭。当然,这还有很长的路要走,但这些进步本身是值得欢迎的;它们也有助于我们对蝙蝠飞行的理解。也许我们很快就会有一个“荒野中的间谍”类型的机器人,它将给我们一个蝙蝠的眼睛-观察殖民地生活和臭虫狩猎。


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