最新飞行机器人像果蝇相像便捷,自由灵活

2019-12-31 06:21 来源:未知

原标题:新型飞行机器人像果蝇一样敏捷

原标题:Science:受果蝇启发,研究人员开发了新型飞行机器人,自由灵敏

原标题:荷兰研究者发明外形类似果蝇的可飞行机器人

  新华社华盛顿9月13日电(记者周舟)荷兰研究人员在最新一期美国《科学》杂志上发表论文介绍,他们设计出一种昆虫仿生机器人,可以像果蝇一样敏捷机动,为开发新型无人机开辟了空间。

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【环球网科技综合报道】据英国《每日邮报》9月13日报道,《科学》期刊最近发表了一篇研究,荷兰代尔夫特理工大学的研究者发明了一种外形像果蝇一样的飞行机器人,目的是用于制造无人机。

这个机器人重29克,翼展33厘米,充电一次可盘旋飞行5分钟,续航里程可达1公里以上。机器人还可以像果蝇一样,在遭遇危险时,以最大倾角“逃生”。

代尔夫特理工大学的Micro Air Vehicle Laboratory(MAVLab)研究人员开发了一种新型、模仿昆虫的飞行机器人DelFly Nimble,论文在Science上发表。这是与瓦赫宁根大学和研究机构合作开展项目,是第一个自动,自由飞行和敏捷的扑翼机器人的实验,改进了我们对果蝇如何控制侵略性逃生机制的理解。除了开启昆虫飞行研究的进一步潜力外,该机器人卓越的飞行品质开辟了新的无人机应用。

荷兰代尔夫特理工大学的研究者最近介绍了一款可以像昆虫一样在空中飞行的微型机器人,它的翅膀每秒震动17次,这样就可以以每小时25千米的速度飞行,可以盘旋,可以飞左飞右,甚至还能翻筋斗、做桶滚飞行。这项技术参照果蝇的翅膀的运动,科学家说它会革新人们对昆虫飞行的理解。

论文第一作者、荷兰代尔夫特理工大学研究人员马泰·卡拉塞克说,这个机器人最高飞行速度为每小时25公里,可完成360度翻转等高难度动作,如翻跟斗。

飞行的动物通过扇动翅膀来提供动力和控制飞行。这使得小型的昆虫可以靠近花朵盘旋,但也可以快速逃脱危险,每个人在试图打苍蝇时都会目睹这种动作。动物飞行一直引起生物学家的注意,他们不仅研究复杂的机翼运动模式和空气动力学,还研究它们在敏捷机动过程中的感觉和神经运动系统。最近,飞行动物也成为机器人研究人员的灵感来源,他们试图开发灵活,节能甚至可扩展到昆虫大小的轻型飞行机器人。

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研究报告显示,这种轻型机器人通过扇动翅膀来提供动力并控制方向,可悬停在某处并迅速飞向任何方向。机器人每秒扇动翅膀17次,不仅能产生足够的升力停留在空中,还可通过翅膀运动的微小变化来控制飞行方向。

新颖的、高度敏捷的飞行机器人

机器人主要的设计者Matej Karasek 说:“机器人可以熟练地操作攻击动作,比如360度翻滚。”

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来自MAVLab的TU Delft研究人员开发了一种新型的昆虫飞行机器人,到目前为止,它的性能无与伦比,而且设计简单易用。与飞行昆虫一样,机器人的扑翼每秒击打17次,不仅可以产生保持空中所需的升力,还可以通过对机翼运动的微小调整来控制飞行。受到果蝇的启发,机器人的控制机制已被证明是非常有效的,它不仅可以悬停在现场并向任何方向飞行,而且非常灵活。

机器人的四肢翅膀不仅提供起飞所需的动力,还可以支持机器人控制飞行。机器人的大脑采用人工智能技术,设置了程序模仿果蝇逃跑时灵敏的动作,就像人们试图拍果蝇时果蝇能敏捷地躲开。虽然机器人的个头比果蝇大了55倍,但是机器人四肢的飞行机械让它可以像果蝇一样盘旋,飞向任何方向。机器人的零部件都是现成的,十分便宜,科学家说它可以用于很多实际情况,科学家相信参照昆虫制作的无人机很有应用潜力,因为它们很轻,在人类周围不会造成危险,可以比传统的无人机飞得更快。不过,现在这些机器人还不够灵敏,制作过程也过于复杂,还不能用作无人机。

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“该机器人的最高时速为25公里/小时,甚至可以执行激进的动作,例如360度翻转,类似环和桶形滚动”,该研究的第一作者,该研究的主要设计者Karásek表示,“此外,33厘米的翼展和29克机器人的尺寸,具有出色的动力效率,在完全充电后,进行5分钟的悬停飞行或飞行超过1公里。”

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果蝇逃逸机制研究

这种机器人的程序很容易设置,它可以用来研究昆虫的飞行。它的动作酷似那些要观察的果蝇,可以展示果蝇如何控制转弯角度,逃跑得更快。科学家认为,对比起动物实验,机器人的大脑可以受人的控制。这样他们能辨认和描述新的空气动力运动机制,这种机制帮助飞行类动物敏锐地在拐弯时控制飞行方向。(实习编译:陈书婷 审稿:李宗泽)返回搜狐,查看更多

这除了是一种新颖的自主式微型无人机外,机器人的飞行性能与其可编程性相结合,使其非常适合昆虫飞行的研究。为此,代尔夫特理工大学与瓦赫宁根大学合作。瓦赫宁根大学和研究实验动物学组的Florian Muijres教授说,“当我第一次看到机器人飞行时,我惊讶于它的飞行与昆虫的飞行有多接近。我立刻想到我们可以用它来研究昆虫飞行控制和动力学。”

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由于Muijres教授之前的果蝇工作,该团队决定对机器人进行编程,以模仿这些昆虫在高灵敏度逃逸机制过程中的假设控制行为,例如当人们尝试拍打它们时使用的那些。

机器人执行的操作与果蝇中观察到的操作非常相似。机器人甚至能够展示果蝇如何控制转弯角度以最大化其逃生性能。“与动物实验相比,我们完全控制了机器人“大脑”中发生的事情。这让我们能够识别和描述一种新的被动空气动力学机制,它可以帮助苍蝇,但也可能是其他飞行动物,在这些快速倾斜的转弯中指导它们的方向,”Karásek补充说。

未来应用的潜力

在DelFly项目中,MAVLab已经开发了超过10年的昆虫飞行机器人。MAVLab科学领导人Guido de Croon教授说:“昆虫激发的无人机具有很高的新应用潜力,因为它们重量轻,对人类安全,并且比传统的无人机设计能够更有效地飞行,尤其是在较小的规模时。然而,直到现在,这些飞行机器人还没有意识到这种潜力,因为它们要么不够敏捷,要么它们需要过于复杂的制造过程。这项研究中的机器人名为DelFly Nimble,以现有的制造方法为基础,使用现成的组件,其飞行耐久性足以引起研究者们的兴趣。”

本文为ATYUN(www.atyun.com)编译作品返回搜狐,查看更多

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