工业之美丨能授粉、也能检查涡轮发动机,新型昆虫无人机来了

2021年04月05日 15:49
它能空中悬停、快速爬升,还可以实现空中翻滚,以及承受飞行过程中的人为碰撞。

图片来源:视觉中国

记者 | 徐宁

如果你把一只蚊子从脸上赶走,它还是会一次又一次地飞回来。昆虫在飞行中表现出的非凡特技和韧性,给了研究人员灵感。

据麻省理工学院新闻网(MIT news)3月2日消息,该学校电子工程与计算机科学系的助理教授陈宇峰YuFeng Chen)团队,开发了新一代小巧灵活的昆虫无人机。

昆虫无人机。图片来源:MIT

陈宇峰的研究成果发表在3月的国际顶级机器人期刊IEEE机器人学报》(IEEE Transactions on Robotics)上。他的合作者包括麻省理工学院博士生Zhijian Ren、哈佛大学博士生Siyi Xu以及香港城市大学机器人学家Pakpong Chirarattananon。

昆虫无人机。图片来源:MIT

陈宇峰介绍,这架昆虫无人机的重量只有665毫克,约等于一只大黄蜂的重量。

目前,这架昆虫无人机的原型机看起来像一盘带有四对翅膀的小盒式磁带。但陈宇峰团队正在制作一个看起来像蜻蜓的新原型机。

该昆虫无人机由一种新型的软执行器提供动力,不仅能实现空中悬停,快速爬升,还可以实现空中翻滚,以及承受飞行过程中的人为碰撞。

陈宇峰解释说:“软执行器是由一种涂有碳纳米管的薄橡胶筒制成。当对碳纳米管施加电压时,它们会产生一种静电力,挤压并拉长橡胶筒。反复的伸长和收缩会使无人机的翅膀像昆虫一样快速跳动。”

MIT报道称,这种软执行器每秒可以拍打近500次,可以使昆虫无人机像蜜蜂一样灵活飞行。

陈宇峰认为,这种昆虫无人机可以应用于给农作物授粉,或是在狭小的空间内检查机器,例如检查涡轮发动机的内部等。

昆虫无人机。图片来源:MIT

康奈尔大学(Cornell University)电气和计算机工程助理教授法雷尔·赫尔布林(Farrell Helbling)表示,下一步该无人机将实现与有线电源分离。

赫尔布林表示,昆虫无人机若能摆脱有线电源的束缚,它将能够在现实环境中实现无约束地飞行。

近年来,越来越多的科学家在昆虫身上寻找灵感,研制仿生无人机。

2019年3月,据新地图集(New Atlas)报道,法国的航空工程师范鲁姆贝克(Edwin Van Ruymbeke)发明了一只名为MetaFly的昆虫无人机。

MetaFly。图片来源:New Atlas

MetaFly形如蝴蝶,重量不到10克,长19厘米,翼展29厘米。机翼振动由机械无芯电机驱动,电机则由可充电锂聚合物电池供电。MetaFly最高甚至能飞到空中100米,最快飞行速度每小时可达18千米。

MetaFly。图片来源:New Atlas

MetaFly半透明的翅膀采用了碳纤维、液晶聚合物和定向聚丙烯制成的支架,保证了它的强度和柔韧度,即使随意弯折也不会断裂。

MetaFly。图片来源:New Atlas

据IE杂志(Interesting Engineering)报道,2018年7月,瑞士Flyability公司的研究人员以苍蝇为灵感,开发了一种仿生防撞机器人Elios

Elios。图片来源:Flyability

Elios的直径只有40厘米,重700克,飞行系统由一块2800毫安时的锂电池、四个同轴电子螺旋桨构成。它的最长飞行时间为十分钟,最大遥控距离5公里。

Elios。图片来源:Flyability

该无人机最大的特色是其外部被一个碳纤维质地的球形保护罩所覆盖该保护罩在与物体碰撞时可以回弹或旋转,进而防止无人机的本体尤其是旋翼不受到损坏。

目前,该款无人机已经实现商用,它可用于锅炉、储油罐等大型设备、建筑物、输油管道的近距离拍摄检测等。

来源:界面新闻

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