B07:星期天夜光杯/新智
     
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2017年02月12日 星期日 放大 缩小 默认   
机器人拜师蝙蝠 伸展出柔性翅膀
小云
■学习蝙蝠的关键在模仿其翅膀的复杂结构
■工程师拿着“蝙蝠机器人”
  动物王国,可以说是机器人设计师的灵感源泉。蚂蚱、弹涂鱼、章鱼、鳄鱼,都是人类的好老师,它们引出了各具绝技的特色机器人:跳得高的SALTO、湿地爬的MuddyBot、全身软的Octobot等等。最近,美国加州理工学院和伊利诺伊大学的工程师们又开发了模仿蝙蝠的机器人BAT BOT,它飞行时拍动柔软的翅膀,展示了替代旋转叶片的更安全留空技能;而开发这款无人机的全过程,也让科学家更真切地理解了自然界蝙蝠的飞行力学。

  学习蝙蝠的关键在于模仿其翅膀的复杂结构。蝙蝠在环境难辨的黑暗中飞行,能完成急转、避让等空中特技,翅膀复杂的肌肉骨骼系统是靠得住的利器。通过扭转肩、肘、腕等处的关节,蝙蝠的柔性翅膀能随时灵活地改变形状,使其能转向不下40个方向移动,实现紧急拐弯,潜入水中等高难动作。

  团队制造的蝙蝠机器人仅重93克,翼展约0.3米,机载的微型计算机和一系列传感器让它能模仿其自然界老师的飞行机制而自主飞行。

  对团队的严峻挑战是自己制造翅膀。机器蝙蝠的薄翅膀在飞行过程中不断改变形状,不仅帮助掌控方向,还提高了翅膀每次扇动的功效。当翅膀向下拍打时,薄膜兜到一团空气;而在弧形底部,薄膜弹回到原来的位置,释放出被困的空气,为蝙蝠增添推力。

  试制时,研究人员无法找到有足够弹性充当蝙蝠翅膀的现成材料,他们自行开发了厚仅56微米的有机硅膜,来满足功能上的要求。实验证明,由于巧用了空气团,拍打薄膜翅膀飞行所需要的能量比现有无人机飞行所需的能量要节省得多。

  他们的研究发表在《科学机器人》杂志。研究团队的阿里瑞札·莱米齐尼说,“我们的设计是拍翅膀空中机器人中最先进的成员之一,它演示了蝙蝠的自主飞行形态。”专家认为,软翅膀的蝙蝠机器人扩大了无人机的使用区域,特别在(传统无人机)飞旋的锋利转子可能伤人损物的场合。   小云

     
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机器人拜师蝙蝠 伸展出柔性翅膀
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