蜂鳥是地球上最靈活的飛行員之一,它們的速度和敏捷性以及懸停的特性一直是機(jī)器人界致力于模仿的對(duì)象。早在8年前,美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA便研制出一只栩栩如生的蜂鳥機(jī)器人,計(jì)劃將其用于軍事行動(dòng)中的間諜活動(dòng)。近日,普渡大學(xué)重拾蜂鳥機(jī)器人概念,做了一只更加逼真的機(jī)器鳥。
上圖中的蜂鳥機(jī)器人曾是DARPA的明星產(chǎn)品。因?yàn)樗庑慰崴谱匀唤缰械姆澍B,可以在空中任意穿梭,并且能夠像蜂鳥一樣懸停在空中,被認(rèn)為是完成間諜、偵查任務(wù)再好不過的機(jī)器人了。
時(shí)隔多年,蜂鳥機(jī)器人這一概念被普渡大學(xué)生物機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室重拾,并做出了一款在性能上比DARPA更逼真的機(jī)器人。
這款仿生機(jī)器人不僅與真實(shí)的蜂鳥在大小和形狀上大致相同,并且能夠模仿蜂鳥復(fù)雜的肌肉系統(tǒng)來控制兩個(gè)翅膀的撲翼運(yùn)動(dòng)。使其能夠模仿真正的蜂鳥完成各種雜技動(dòng)作。
首先,它能調(diào)動(dòng)自身的動(dòng)力和控制功能,使整個(gè)機(jī)身懸停在半空中保持穩(wěn)定。
而且,這款看起來脆弱的機(jī)器人能夠舉起超過自身兩倍的重量。
機(jī)器人的機(jī)翼有與之相連的電機(jī)控制,電機(jī)每秒能夠改變方向超過30次。兩個(gè)機(jī)翼的電機(jī)采用分離控制的方式,既能保證機(jī)器人的兩個(gè)翅膀以相同的動(dòng)作與頻率拍打。也能滿足機(jī)翼之間運(yùn)動(dòng)的差異性,以應(yīng)對(duì)一些突發(fā)狀況。
比如,兩邊翅膀并不一樣大的情況,蜂鳥機(jī)器人也能自如飛翔。
或者在飛行途中,機(jī)翼遇到障礙物,直驅(qū)電機(jī)可以將機(jī)翼作為傳感器。當(dāng)一側(cè)機(jī)翼損壞,電機(jī)也能相應(yīng)的做出反應(yīng),補(bǔ)償機(jī)翼損壞,使其維持當(dāng)前的飛行狀態(tài)。
此外,該機(jī)器人還能被控制,完成快速的定點(diǎn)飛行。
或者按照指定路線,完成特定軌跡的飛行。
并且,能夠在現(xiàn)有條件下,完成一定的避障飛行。
雖然蜂鳥機(jī)器人并不是一個(gè)新鮮概念,而且普渡大學(xué)的這款機(jī)器人也酷似之前哈佛大學(xué)的撲翼機(jī)器人RoboBee。但不可否認(rèn)的是,這款機(jī)器人是目前為止最逼真,性能最強(qiáng)的仿生蜂鳥機(jī)器人。
該團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Xinyan Deng 表示,我們?cè)谥挥杏邢薜尿?qū)動(dòng)和單獨(dú)控制行程角度,已經(jīng)使它實(shí)現(xiàn)了與真實(shí)蜂鳥類似的行為。但是真正的仿生機(jī)器人應(yīng)該能夠像真正的蜂鳥一樣表現(xiàn)。所以我們希望在未來的研究中,通過優(yōu)化驅(qū)動(dòng)、控制等性能,使其獲得更多與蜂鳥相同的性能,最終讓它能夠與真正的蜂鳥進(jìn)行互動(dòng)。
撲翼蜂鳥或昆蟲機(jī)器人可以用于各種應(yīng)用,例如搜索和救援,環(huán)境監(jiān)測(cè),娛樂等。它們也適用于有障礙物的狹小空間,因?yàn)闆]有任何組件會(huì)纏繞在一起。具有生物模擬形態(tài),它們是友好且不那么干擾的飛行器,同時(shí)快速靈活。
毋庸置疑,由于它們友好的形態(tài)和安全性(因?yàn)檫@些靈活的機(jī)翼即使在高頻拍打時(shí)也不會(huì)傷害人類),它們將成為未來智能城市中與人類共存的理想飛行機(jī)器人。
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機(jī)器人
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原文標(biāo)題:世界上最逼真的蜂鳥機(jī)器人問世,或?qū)⒊蔀槲磥砼c人類共存的最理想飛行器
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