日期:2017年10月10日

“蝙蝠侠”可以拉出令人印象深刻的空中杂技

蝙蝠们是否在匆匆忙忙地吃晚饭,还是轻轻地倒挂睡觉,以其杂技优势而闻名。现在,科学家创造了一个受这些飞行生物启发的机器人。被称为“蝙蝠屁股”,它可以像动物界的现实生物一样飞翔,转转和俯冲。

由于至少达芬奇的时间,科学家们试图模仿蝙蝠操纵天空的杂技方式。有一天,研究人员说,机器人蝙蝠可以帮助提供包裹或检查从灾区到施工现场的地区。

加利福尼亚理工学院的机器人工程师Soon-Jo Chung和美国航空航天局喷气推进实验室的研究科学家Pasadena说: “蝙蝠飞行是空中机器人的圣杯。[ 已创建的6台最奇怪的机器人 ]

研究人员说,蝙蝠可能拥有动物王国中最复杂的翅膀,翅膀上有40多个关节,能够在飞行过程中实现无与伦比的敏捷性,因此可以追求同样敏捷的昆虫猎物。

“每当我看到蝙蝠都会发出尖锐的转弯,或者用优雅的翼面动作颠倒,我会迷住,”Chung告诉Live Science。

以前的工作已经开发出由昆虫和鸟类生物启发的各种飞行机器人。研究人员说,由于蝙蝠的翅膀的复杂性,如多种关节,模拟蝙蝠的机器人的尝试已经取得了有限的成功。

现在,锺和他的同事已经开发出了“蝙蝠侠”,还是B2,一个可以像蝙蝠一样飞行,转动和俯冲的机器人。Chung告诉Live Science,目的是“建立一个安全,节能,软翅机器人”。

研究人员说,以前的蝙蝠机器人跟随这些飞行生物的骨骼解剖太紧密,导致机器人太笨重,不能飞。相反,科学家们知道哪些部件是蝙蝠翼 – 肩膀,肘部和腕关节以及大腿的一侧臀部的击打的关键 – 仅使用机器人中的那些。

而传统的扑翼机器人使用刚性机翼,蝙蝠笨蛋有薄而弹性的翅膀。伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校机器人工程师的研究合着者塞特·哈奇森(Seth Hutchinson)说:“当一个蝙蝠掀起翅膀时,它就像橡胶片,它充满了空气和变形。他在下行时表示:“灵活的机翼充满空气,而在下行程的底部,它会弹回到位,排出空气,从而产生额外的升力,”他解释说。“这给我们额外的飞行时间。”

蝙蝠蝙蝠的翅膀由碳纤维和由3D印刷塑料组成的球窝接头的骨头制成,全部覆盖着仅56微米厚的柔软耐用的超薄硅胶皮肤。(为了比较,平均人的头发厚约100微米)

机器人使用其主干中的微型电机,每秒钟将其机翼拍打10次。蝙蝠侠的重量仅为3.3盎司(93克),翼展约为18.5英寸(47厘米),与埃及水果蝙蝠类似。

在实验中,Bat Bot可以以每秒平均18.37英尺(5.6米/秒)的速度飞行。它也可以进行陡峭的转弯和直接的潜水,达到每秒45.9英尺(14米/秒)的速度,同时下降。

研究人员说,他们的机器人的柔软度和重量轻,使得人类周围使用的安全性比例如商业流行的四旋风无人机更为安全。他们说,例如,如果Bat Bot在人体或其他环境中遇到障碍物时会造成很少或没有损害。相比之下,四旋转器以高达每分钟18,000转的高速旋转其转子叶片,这可能导致危险的相互作用。

钟先生说:「四转脚架及其他工艺的高速转子叶片本身对人类来说是不安全的。“我们的蝙蝠车是相当安全的。”

Bat Bot的更安全,更灵活的性质可以实现广泛的应用。例如,蝙蝠笨蛋可以在家里或医院里作为空中服务机器人来帮助老年人或残疾人,通过快速取走小物件,从各个遥远的地方传播音频和视频,而不需要硬拷贝多个相机,并变得有趣,宠物般的同伴,“哈奇森告诉现场科学。

蝙蝠蝙蝠的另一个潜在应用是“监督施工现场”,哈奇森说。他说:“通过计算机科学和机器人技术的进步,建筑自动化的需求得到了国家工程院的重视,成为21世纪工程的重大挑战之一。”

施工现场的动态性和复杂性阻碍了部署完全甚至部分机器人和自动化解决方案来监控施工现场。“跟踪建筑物是否以正确的方式和在正确的时间放在一起是一个重要的问题,这不是一个微不足道的问题 – 很多钱都用在建筑行业,”哈奇森说。相反,蝙蝠笨蛋可以“飞行,注意并将建筑信息模型与正在建造的实际建筑进行比较”,他补充说。

蝙蝠车也可以帮助检查灾区和其他地区。“例如,配备有辐射探测器,3D摄像机系统和温度和湿度传感器的空中机器人可以检查像日本的福岛核反应堆,其中辐射水平对人类来说太高,或者飞行紧急爬行空间,如矿山或倒塌的建筑物,“哈奇森说。“这种高度机动性的航空机器人具有更长的飞行耐力和射程比四旋转机具有更大的进步,将在核反应堆,电网,桥梁和边界等关键基础设施的监测和恢复方面取得革命性进展。”

此外,蝙蝠屁股可以揭示蝙蝠飞行的一些奥秘。目前,研究人员分析了蝙蝠如何与视频一起飞行,但是随着蝙蝠蝙蝠,研究人员可以开发更好的空气动力学模型,蝙蝠经历“超越了眼睛可观察到的”,Hutchinson说。

研究人员指出,蝙蝠侠不能携带重物,但未来版本的机器人蝙蝠可能会导致“无人驾驶的包裹运送”。

研究人员说,未来的研究可以实现蝙蝠飞行的其他方面,例如徘徊或栖息在右侧或甚至颠倒的地方。嗡嗡声比徘徊更节能,“由于静止徘徊难以在有风力的情况下,因为施工现场是常见的,所以四冲程是困难的。”Chung说。