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这款自主扑翼飞行器能够用单爪着陆并栖息

这款自主扑翼飞行器能够用单爪着陆并栖息 海外洞察
2022-12-20
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导读:这款扑翼无人机(或称仿生飞行器)配备了抓取爪,使其能够停歇在附近的树枝上,甚至可能停在人的手指上。

有研究人员的工作仅仅是制造一只机器鸟,这难道不奇妙吗?这正是该实验室的目标,其扑翼无人机(或称仿生飞行器)现已配备了抓取爪,使其能够停在附近的树枝甚至手指上休息——这一功能可使其成为更实用的工具。

飞行能力在进化过程中逐渐形成,并利用了拍动翅膀——对鸟类或昆虫而言,长出翅膀比制造旋翼或喷气装置要简单得多。优雅是自然设计的标志之一,有翼生物能够以最小的能量消耗和极高的优雅姿态进行飞行或滑翔。

然而,科学家们几十年来一直努力用机器人形式重现这种拍动翅膀的飞行方式,这并不令人意外;尽管与所有仿生学研究一样,成果喜忧参半。但瑞士著名的技术大学之一洛桑联邦理工学院(École Polytechnique Fédérale de Lausanne)与塞维利亚大学在这方面取得了相当不错的进展。

首先让我们承认,欧洲多机构参与的GRIFFIN项目拥有一个我见过的最牵强的首字母缩略词,而我也见过不少:General compliant aerial Robotic manipulation system Integrating Fixed and Flapping wings to INcrease range and safety(通用柔性空中机器人操纵系统,通过整合固定翼与拍动翼来增加航程与安全)。天哪!

该项目中的飞行部分已开展多年,在项目的YouTube页面和网站上有诸多成功案例记录,你可以在这段最近的视频中看到它振翅飞翔的样子。

但这种方法的问题在于,与许多飞行方式一样,核心挑战是能源。动力不足就无法长时间飞行——但如果电池太大,又根本飞不起来!(顺便说一句,这也让人对老鹰叼走家畜的能力肃然起敬。)在实验室中,必须在尺寸与容量之间取得平衡。不过,最近增加的抓取爪或许能减轻这方面的担忧。

图片来源:EPFL/Raphael Zufferey

为了减轻重量,只配备了一个抓取爪。像扑翼机其余部分一样,它需要既坚固又轻便,能够抓握不同大小的栖木,并与GRIFFIN的感知引擎协同工作。他们设计的抓取爪与拍动动作同步,其设计采用一种硅胶带作为初始接触面,既能柔和而牢固地抓握,又不会对机器人造成冲击。

千万不要把手指伸进去。图片来源:EPFL/Raphael Zufferey

“一旦扑翼机能够自主掌握在树枝上着陆,它就具备了执行特定任务的潜力,例如在不引人注目的情况下从树上采集生物样本或进行测量。最终,它甚至可以在人造结构上着陆,从而开辟更多的应用领域。”EPFL博士后研究员、目前在塞维利亚参与GRIFFIN项目的拉斐尔·祖费雷(Raphael Zufferey)表示。

关键不仅在于它能在树枝上着陆并执行任务,更在于它无需每次都返回地面。如果你只用一半的能量就从地面飞到10米高处,那会严重限制你的行动能力。但如果你能在树枝上着陆,稍作充电(为什么不装一小块太阳能电池板呢?),然后执行拍照或采样等任务,再跳到对面的另一根树枝上重复操作……这样一来,它看起来就不太像是一个技术演示,而更像是一只功能强大的机器鸟了。

Zufferey 希望沿这一方向继续推进研发;这款夹爪确实为项目打开了新的局面。但并非只有他们一家在探索:受蜂鸟启发的无人机、蜻蜓启发的无人机,甚至蜜蜂启发的无人机也在针对不同用途进行开发,且处于不同的成熟阶段。只是别把这个消息告诉那些相信“鸟类不存在”阴谋论的人。

是鸟吗?是昆虫吗?不,这是一款带有扑翼的仿生微型无人机

这款受昆虫启发的机器人凭借扑翼可在单次充电后飞行一公里

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