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在三倍阳光强度下仿昆虫机器人自由飞行

科技日报记者  张梦然

《自然》杂志26日发表了一项工程学研究:美国哈佛大学团队研发出一款名为RoboBee X-Wing的仿飞行昆虫无缆机器人。这个小型机器人长度不足5厘米,重量仅为259毫克,可用于在狭窄空间执行环境监测或导航任务。

飞行器的能耗一般较高,小型飞行器尤甚。所谓“昆虫大小的飞行器”其实是很难实现的——对于像真实昆虫那么大的飞行器来说,锂离子电池这类商用电源可能重达飞行器实际质量的数倍之多,因此这类机器人一般都需要缆绳连接外部电源。太阳能电池是一种备受瞩目的替代电源,但对于先进的飞行器而言,无缆飞行所需的光照强度约为阳光强度的5—7倍,超出了实际范围。

此次,哈佛大学的诺阿·杰弗里斯、福莱尔·赫尔伯灵及其同事,在以前的研究基础上设计了一款飞行器,成功解决了部分问题。研究人员提高了致动器效率,并用4个扑翼(此前为两个)提升升力,从而无需过多增加对电源的需求,而飞行器的推进效率也与体形类似的昆虫相当。为了延长飞行器寿命,研究人员使用了低电压,飞行器能在该低压状态下维持短时间无缆飞行。

研究团队指出,仍需进一步改进才能实现持续室外飞行;且飞行器需要强光才能为起飞提供足够动力(阳光强度的3倍以上)。但他们表示,此次新问世的飞行器具有额外的载荷能力,可在今后的自主飞行实验中搭载更大的电源。

在三倍阳光强度下仿昆虫机器人自由飞行

RoboBee X-Wing机器人(来源:哈佛微型机器人实验室)

总编辑圈点

早在1989年,世界上第一台仿昆虫机器人就出现了。数十年来,尽管仿生机器人越来越小,越来越轻量化,但模仿自然界飞行的昆虫依然不是一件简单的事,其需要空气动力、高效电池、高科技材料等多方位的技术支持。不过,这种微型飞行机器人在实际应用中也会对人类起到极大帮助——它们可以在倒塌的建筑物里、微小狭窄的空间中飞行,搜寻幸存者,用于灾区搜救行动和环境监测等。

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