小巧實用,韓國正研究瓢蟲機器人

你觀察過瓢蟲是怎樣飛行的嗎?瓢蟲起飛時,它的翅膀會在1/10秒間彈開,這個速度甚至比人類眨眼還快。而在展開後,它的翅膀就會保持張開狀態,快速拍打,並且不會摺疊或彎曲。

這些特性使五顏六色的小甲蟲成為飛行機器人靈感的重要來源,韓國首爾國立大學軟機器人研究中心主任Kyu-Jin Cho說,他和他的同事製造了一種機器人,該機器人能像真正的瓢蟲一樣使用一對翅膀打開飛行。

他團隊設計的機翼在飛行過程中十分堅固,且一旦機器人降落,便可以像摺紙一樣摺疊起來。這些輕巧緊湊的機翼在未來或許可以成為搜索、救援或偵察任務的理想選擇。

“但是與瓢蟲的翅膀不同,它們的打開速度並不快,”Kyu-Jin Cho表示。昆蟲迅速起飛的關鍵是其翅膀上的特殊靜脈具有略微彎曲的形狀,可以使它們在彎曲時存儲彈性能量,然後在翅膀彈出時釋放它。彎曲的靜脈還可以使機翼在飛行中保持硬直和穩定,這類似於捲尺在伸展時保持筆直。

他和同事們用人造塑料靜脈建造了13英寸的織物機翼,並將它們附著在以前設計用來跳躍或爬行的機器人昆蟲上。靜脈可以在116毫秒內展開,並且可以承受自身重量的150倍而不會彎曲。

Cho說:“由於彎曲的形狀,它在展開時自然會鎖定,因此它可以承受非常重的重量。如果只是一個平坦的表面,它會立即彎曲,但是因為它具有這種彎曲的形狀,所以堅固得多。”

研究人員通過指示其中一個遙控機器人從屋頂跳下,拍打其翅膀在半空中張開並滑向地面來對其進行測試。他們把另一個機器人扔到建築物的二樓。滑到地面後,該機器人重新展開翅膀並沿著地面爬行。該團隊還發現,該設計可以適應製造具有拍打翅膀的機器人。

這種摺紙風格的設計並非首創。其他研究人員已經用展開的部件建造了類似的設備,包括航天器的太陽能電池板。然而,這些先前的設備使用不能很快打開的剛性板。通過創建在打開時彎曲並在摺疊時變平的機翼框架,Cho和他的團隊脫離了這種模具。

他說:“我認為我們是第一個真正可以儲存能量,然後真正快速地自行打開而無需額外組件的公司。結構本身被用作彈簧。”

這意味著,瓢蟲啟發的機翼可以整齊地摺疊起來,使機器人更便攜,更便於人或無人機攜帶。一旦部署完畢,這些機器人的噪音也將比傳統無人機少。

人類科技發展史上,有許多時刻都借鑑了生物體的特徵,畢竟大自然的鬼斧神工創造了這個美妙的世界,我們從中能夠發現的靈感真是取之不盡。


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