机器人

微小的无人机,具有昆虫的敏捷性

昆虫尺寸的无人机已经开发出一个软的执行器,使他们能够承受现实世界飞行的物理特性,这可以帮助他们在许多应用中的整体运动。看视频。

由Daniel Ackerman. 2021年3月2日
昆虫的卓越杂技特征有助于他们导航空中世界,其中所有的风阵风,障碍和一般不确定性。这些特质也很难建立进入飞行机器人 - 但麻省理工学院助理教授凯文裕丰陈建造了一个接近昆虫的敏捷性的系统。礼貌:凯文裕丰陈,麻省理工学院

如果你曾经从脸上旋转过蚊子,那么只有它再次返回(又一次又一次),你知道昆虫在飞行中可能是显着的杂技和弹性。这些特质帮助他们导航航空界。这种特质也很难建立在飞行机器人中,但麻省理工学院助理教授凯文裕丰陈建造了一个接近昆虫的敏捷性的系统。

陈已经开发出昆虫大小的无人机,具有前所未有的灵敏度和弹性。空中机器人由一类新的软执行器提供动力,这使得它们能够承受现实世界飞行的物理轨迹。陈希望机器人可以通过授粉作物或在狭窄的空间中进行机械检查来实现一天的人。

通常,无人机需要宽敞的空间,因为它们既不足够灵活以导航限制空间也不足以承受人群中的碰撞。“如果我们今天看大多数无人机,他们通常非常大,”陈说。“他们的大多数应用程序都涉及到户外飞行。问题是:您能否创建可以在非常复杂,凌乱的空间内移动的昆虫级机器人?“

据陈称,“建造小空中机器人的挑战是巨大的。”品脱尺寸的无人机需要从较大的无线电布学的建筑。大型无人机通常由电机供电,但电机在缩小时失去效率。所以,陈说,对于像昆虫的机器人“你需要寻找替代品。”

直到现在的主要替代方案一直采用由压电陶瓷材料构建的小型刚性执行器。虽然压电陶瓷允许第一代微小机器人乘飞机,它们非常脆弱。这是一个问题,当你建立机器人以模仿昆虫觅食的大黄蜂时,每秒忍受一次碰撞。

陈设计了一种更具弹性的微小无人机,使用柔软的执行器而不是硬,脆弱的脆弱。软致动器由涂覆在碳纳米管中的薄橡胶缸制成。当将电压施加到碳纳米管时,它们产生挤压并伸长橡胶缸的静电力。反复伸长和收缩导致无人机的翅膀击败 - 快速。

陈的执行器每秒可以翻盖近500次,给出了无人机的昆虫的弹性。“当它飞行时,你可以击中它,可以恢复,”陈说。“它也可以在空中那样做侵略性的演习。”它的重量仅为0.6克,大大大的大黄蜂质量。虽然陈,但无人机看起来有点像一个带有翅膀的微小盒式磁带,但陈正在锻炼像蜻蜓的新原型。

建立昆虫的机器人可以进入昆虫飞行的生物学和物理窗口,这是研究人员的长期探究道。陈的工作通过一种逆向工程解决了这些问题。“如果你想学习昆虫飞行,建立一个规模机器人模型是非常有益的,”陈说。“你可以扰乱一些东西,看看它如何影响运动学或流体力如何变化。这将有助于您了解这些事情如何飞行。“但陈旨在这样做超过昆虫学教科书。他的无人机也可用于工业和农业。

陈说,他的迷你空中航空器可以浏览复杂的机器以确保安全和功能。“考虑涡轮发动机的检查。你想要一个无人机在[封闭的空间]用小相机移动,检查涡轮板上的裂缝。“

其他潜在应用包括灾难后作物的人工授粉或完成搜救任务。“所有这些东西都对现有的大型机器人来说非常具有挑战性,”陈说。有时,更大的不好。

- 由Chris Vavra,Web Content Manager编辑,控制工程,CFE媒体和技术,cvavra@cfemedia.com.


Daniel Ackerman.
作者生物:Daniel Ackerman,麻省理工学院新闻办公室