美国电器和电子工程师学会“光谱”博客网站近日报道,瑞士洛桑的科学家们设计出一款弹力无人机,它轻巧灵活,即使被撞击也能迅速恢复原状。
但凡玩过无人机的人,无论是何种机型,都能体会“瞬间炸机”的感觉。好端端的飞着,一不小心就会因为撞上墙壁、树干、甚至是另一架无人机而坏掉。反观自然界的飞行生物,鸟类和昆虫都能自如避开障碍物,继续飞行,发生撞击的概率极小。瑞士联邦理工学院的机器人专家参照它们的生物设计,包括刚度和灵活性,设计出一款具备高度弹性的无人机,随意飞行也不会被摧毁。
设计抗冲击的无人机目前有三大策略:
第一种是为了保护螺旋桨,机身必须成为外框或者为螺旋桨单独设置保护罩。大多数商业无人机都属于此类型,只是有了这层刚性保护,无人机在飞行时虽不会伤害他人,却会在撞击时伤害自身。
第二种是重新设计无人机的外形,使它在撞击时吸收能量,而非变得支离破碎。有种做法是使用灵活的弹性耦合器制作无人机框架,这样你就会有一台“软乎乎”的无人机。它应对撞击很有效,但在飞行中却会带来结构和稳定性的问题。
最后一种方案令人印象深刻,它引入旋转笼,将无人机的骨架放在弧形笼子内保护起来。配合智能应用程序,它也能起飞,只是由于整体尺寸增加了60%,质量增大,电量有限,飞不远。
瑞士机器人专家想出了一个折中办法:
使无人机框架变得在撞击后能立刻恢复刚性,并能灵活转动。新灵感来源于昆虫的翅膀,昆虫飞行需要翅膀具备高度刚性,又能灵活吸收冲击力。以黄蜂为例,它的翅膀内含有一个灵活的弹性接头,能在飞行时完成刚性到柔性的过渡,不影响飞行且避免发生撕裂。
研究人员采用灵活框架制造旋翼,并在关节处使用磁铁。发生撞击时,框架会与磁铁脱离,从而吸收撞击的能量。能量消散后,弹性框架恢复原状,磁铁再次连接到一起,无人机可以继续飞行。新方案独一无二的地方在于它结合了刚性与软性系统的优点。
试验表明,弹性无人机能够经受50次左右的撞击而没有丝毫永久性损害,依然可以继续响应用户遥控指令。专家认为,该方案不仅适用于无人机,未来有望推广到机器人领域,为完成更多人机交互任务带来便利。
文章来源:北 京青年报
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