智东西(公众号:zhidxcom)
编 | 王小溪

导语:普渡大学的研究人员研发的蜂鸟机器人身小无尾,灵活敏捷,翅膀还能当做传感器导航避开障碍物。

智东西5月9日消息,据外媒报道,在普渡大学(Purdue University)的生物机器人实验室,机械工程副教授Xinyan Deng和她的学生们正在将一种非常精巧的生物启发方法用于研发扑翼飞行器,他们所研发的蜂鸟机器人是现有的最牛掰蜂鸟机器人的之一。

这款机器人蜂鸟在大小和形状上和真实的蜂鸟相差无几,重要的是,它强大到能将翅膀当做传感器导航以避开障碍物,这意味着这只机器人蜂鸟可以在实验室外广泛应用。研究人员还希望它能够像真正的蜂鸟那样灵活敏捷,能够“跳舞”、与其他同伴交互。

蜂鸟是地球上最灵活的飞行物之一,其翅膀上复杂的构成可以让蜂鸟快速而又敏捷地飞行。它们这种得天独厚的特点很难被机器人模仿。一般来说,我们看到的机器人为了能用机翼飞行,在灵活性方面会大打折扣。

一、别看它小还没尾巴,它能背比自身重两倍的外部硬件!

首先要指出的是,普渡大学的这只蜂鸟机器人上既有动力装置又有控制装置,它还能利用外部定位系统在半空悬停。

然而,研究人员不会止步于此。因为机器人目前可以负载超过自身重量两倍的物体,这意味着它可以使用现有的技术,搭载一些机载电源、传感器、计算和通信等额外硬件来实现完全自主。

普渡大学的蜂鸟机器人并非唯一的扑翼机器人,比较知名的扑翼机器人还有小型飞行器RoboBee、大型飞行器DelFly以及AeroVironment的Nano Hummingbird。

Xinyan Deng认为它们这款蜂鸟机器人的一个独特之处就在于,这款机器人没有尾翼,只使用两个机翼就能让他们的机器人产生足够的升力以增加有效载荷和传感器,并进行飞行控制,这意味着他们可以让机器人实现完全自主。

二、蜂鸟机器人每只翅膀都有马达,每秒可改变30次飞行方向

如果你仔细观察,就可以在一些慢动作剪辑中看到,该款机器人的每一个翅膀都是由它自己的马达控制,这使得蜂鸟机器人可以每秒改变30次飞行方向。

而且,这对翅膀使机器人的拍打动力与自然界中蜂鸟的拍大动力相同,它翅膀之间的运动差异很小,从而可以让蜂鸟机器人做出夸张的动作。

也正是这些直接驱动的马达使得机翼可以被作为传感器使用。当蜂鸟机器人因地面效应增大升力、或是当机翼遇到障碍物做出相应的反应时,这些马达能够检测到机器人振翅运动的变化,包括对机翼损伤的补偿。

让机翼既做传感器又做制动器,关于这种想法的研究并不多,可能是因为研究人员很难设计出这种可以在遭受反复碰撞后还能幸存的小机器人,毕竟机翼部分都比较脆弱。

三、有用、好看还好玩,蜂鸟机器人将是人类的好伴侣

Xinyan Deng说: “我们已经证明,真正的生物模拟机器人有可能像真正的蜂鸟一样……我们的终极目标是让机器人能够‘跳舞’,并像真正的蜂鸟一样与其他蜂鸟机器人互动。”

蜂鸟机器人或其它昆虫机器人可以用于各种应用,例如搜索救援、环境监测等。

因为不用担心组建会缠绕在一起,这些蜂鸟机器人在充满障碍物的逼仄空间中穿行。

而且,它们具有生物模拟形态,长相可爱,快速灵活地飞行时又不会产生很多干扰,即使是在机翼高频拍打的时候也不会伤害到人,所以它们还可能成为一款有趣的玩具。

有用、好看还好玩,这些特征足以使这些蜂鸟机器人在未来智能城市中与人类和睦共处。

结语:期待蜂鸟机器人早日“飞出”实验室

普渡大学研究的这款蜂鸟机器人长相可爱,灵活敏捷,机翼既可产生强大的升力,又能当传感器使用,还有广阔的应用前景。

希望它能早些“飞出”实验室,或在废墟中开展救援工作、搜寻罪犯,或者可以让消费者领一只回家玩玩。

文章来自:IEEE Spectrum