蜻蜓大小的LAZA撲翼無人機比昆蟲更有效率地扇動翅膀
所以抄襲大自然的功課並不丟人,畢竟無論我們人類的設計有多精妙,進化卻已經有40億年的歷史。布里斯托爾大學的工程師們正是這樣做的,甚至在此基礎上進行了改進,他們開發了微型飛行機器人,利用獨特的靜電”拉鍊”機制,能夠比昆蟲更有效地扇動翅膀。
受鳥類和昆蟲啟發的無人機已經扇動翅膀多年,如哈佛大學的RoboBee或DelFly Nimble。但是,雖然它們能夠進行一些有趣的空中機動,但它們通常是通過複雜的傳動系統(如齒輪和電機)來完成撲翼動作。
布里斯托爾團隊的新無人機使用了一種人工肌肉系統,他們稱之為液壓撲翼傳動器(LAZA)。蜻蜓大小的無人機的每一個翅膀都是由一個從底部的另外兩個較小的電極之間伸出來的電極組成的。高電壓以交替的方式通過每個基礎電極,將翅膀上的電極依次吸引到每個電極上。只要這樣做的速度足夠快,就會產生撲翼運動,這種運動被電極之間的液體介質所放大。
該研究的主要作者Tim Helps說:”有了LAZA,我們直接在機翼上施加靜電力,而不是通過一個複雜、低效的傳輸系統。者帶來了更好的性能,更簡單的設計,並將為未來的應用釋放出一類新的低成本、輕量級的撲翼式微型飛行器,如用於離岸風力渦輪機的自主檢查”。
該團隊說,LAZA系統讓用戶精細地控制拍打翅膀的頻率和振幅,並能提供比相同大小的哺乳動物或昆蟲飛行肌肉更多的動力。在測試中,它能夠以大約2.5公里/小時(1.6英里/小時)的速度飛過一個房間,或每秒18個身體長度。撲翼持續一百多萬次後性能也沒有下降,表明它應該能夠進行長距離飛行。
該團隊表示,LAZA系統最終可能帶來更小、更靈活的無人機,可用於環境監測、勘探、搜索和救援,甚至是植物授粉。
這項研究發表在《科學機器人學》雜誌上,在下面的視頻中可以看到撲翼無人機是如何行動的。